電極が不要な禁制帯内の包括的マルチレベル分光手法の開拓

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24360005
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 鎌田 憲彦 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50211173)
• 研究分担者: 福田 武司 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40509121) ; 平山 秀樹 独立行政法人理化学研究所, 平山量子光素子研究室, 主任研究員 (70270593)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: フォトルミネッセンス / 半導体 / 非発光再結合準位

研究実績の概要

独自の２波長励起フォトルミネッセンス(TWEPL)法を用いた禁制帯内準位の包括的評価研究の最終年度として、以下の内容を実施した。
(1) LED励起用BSON蛍光体についてピコ秒ダイオードレーザー励起の再結合寿命測定を行い、また熱ルミネッセンスによるキャリア捕獲準位の検出と共に、TWEPLによる非発光再結合（NRR)準位の検出に成功した。BGE光照射によるPL強度の増加（BGE効果）は過渡的な変化、定常的な変化の2種類に分類できる。
(2) 温度依存性、AGE照射時間依存性等の包括的な検討から、過渡的なBGE効果は捕獲準位、定常的なBGE効果はNRR準位によることを実証した。
(3) レート方程式モデルとの比較検討により、キャリア捕獲準位とNRR準位が共存し、かつ内部量子効率が80%と高いという興味深い物質系でのキャリア捕獲・再結合過程の挙動をTWEPLを用いて初めて明らかにすることができた。捕獲準位は残光特性、長期信頼性、NRR準位は内部量子効率、および長期信頼性に影響を及ぼしている。蛍光体でこれら準位の共存を検出し、さらに再結合過程を示した例はなく、蛍光体材料評価手法の可能性が拡大されたと考える。
(4) 深紫外組成AlGaN系量子井戸のTWEPL測定結果、ピコ秒ダイオードレーザーによる時分解PL測定を基に、レート方程式モデルでNRR準位のSRHパラメータを算出した。得られたパラメータはBGE効果のBGE強度依存性と一致した。
(5) 予想を超える成果を得たため、これらの一部をまとめて論文投稿、国際会議（LS-14、IWN等）発表を進めた。さらに解析処理中の部分につき継続して投稿、発表を進める。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Nonradiative centers in deep-UV AlGaN-based quantum wells revealed by two-wavelength excited photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata, A. Z. M. Touhidul Islam, M. Julkarnain, N. Murakoshi, T. Fukuda, and H. Hirayama
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi B 巻: 252 ページ: pp. 936-939
  • DOI: 10.1002/pssb.201451582
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dominant nonradiative centers in InGaN single quantum well by time-resolved and two-wavelength excited photoluminescence (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, N. Murakoshi, A. Z. M. Touhidul Islam, T. Fukuda, N. Kamata, and Y. Arakawa
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi B 巻: 252 ページ: pp. 952-955
  • DOI: 10.1002/pssb.201451499
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 第14回照明の科学と技術に関する国際シンポジウム（LS14）に参加して (2015)
  • 著者名/発表者名: 大森信哉, 明石行生, 鎌田憲彦, 神野雅文
  • 雑誌名: 照明学会誌論文号 巻: ９９ ページ: pp. 90-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical detection of nonradiative recombination centers in AlGaN quantum wells for deep UV region (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Z. M. Touhidul Islam, Naoki Murakoshi, Takeshi Fukuda, Hideki Hirayama, and Norihiko Kamata
  • 雑誌名: Phys. Status Soldi C 巻: 11 ページ: pp.832-835
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MOCVDを用いたGaN/ALGaNテラヘルツ量子カスケードレーザー（THz-QCL）の作製と7THz発振動作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田史朗, 寺嶋亘, 鎌田憲彦, 平山秀樹
  • 雑誌名: 電子情報通信学会, 信学技報 巻: ED2014-84 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Microscopic Configuration of Energy Donor-Acceptor Pairs in Organic Thin Films Studied by Selectively excited Photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Otake, Y. Ishimaru, N. Kamata, and T. Fukuda
  • 学会等名: International Conference Materials Science and Technology (MSAT-8)
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] Dominant Nonradiative Centers in InGaN Single Quantum Well by Time-Resolved and Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, N. Murakoshi, A. Z. M. T. Islam, T. Fukuda, N. Kamata and Y. Arakawa
  • 学会等名: Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-27 – 2014-08-29
• [学会発表] MOCVD Growth and Characterization of THz Quantum Cascade Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Toyoda, W. Terashima, N. Kamata, H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-27 – 2014-08-29
• [学会発表] Nonradiative Centers in Deep-UV AlGaN-Based Quantum Wells Revealed by Two-Wavelength Excited Photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kamata, A. Z. M. T. Islam, M. Julkarnain, N. Murakoshi, T. Fukuda and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2014)
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] Luminescence and Quenching Properties in GaPN Revealed by Below-Gap Excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Suetsugu, A. Z. M. Touhidul Islam, T. Hanaoka, T. Fukuda, N. Kamata, S. Yagi,and H. Yaguchi
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Nonradiative Recombination Process in AlGaN Quantum Well and Its Excitation Density Dependence (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Julkarnain, A. Z. M. Touhidul Islam, T. Fukuda, N. Kamata, and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] 267 nm AlGaN UVC LED using p-AlGaN superlattice transparent hole-spreading contact layer (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanazawa, J. Yun、S. Toyoda, N. Maeda, N. Kamata and H. Hirayama
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] Nonradiative and Trap Centers in Ba3Si6O12N2:Eu2+Phosphors Observed by Thermal and Below-Gap Excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Li, N. Kamatam, T. Fukuda, and T. Kurushima
  • 学会等名: Int. Symp. on the Science and Technology of Lighting, (LS14)
  • 発表場所: Como, Italy
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [図書] 新編「照明専門講座テキスト」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田憲彦,池田紘一, 稲森真, 入倉隆, 上谷芳昭, 鵜川浩一, 宇山徹, 垣谷勉,河合悟, 木下忍, 坂本政佑, 佐藤孝, 神野雅文, 田淵義彦, 長篤志, 土井正, 橋本和明, 八田章光, 松島公嗣, 村上克介（分担執筆）
  • 総ページ数: 1-368
  • 出版者: 一般社団法人照明学会
• [図書] 「光ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ 展開編」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多田邦雄, 神谷武志(監訳), 鎌田憲彦, 石川卓也, 板谷太郎, 伊藤文彦, 岡田至崇, 土屋昌弘, 中野義昭, 中林隆志, 林秀樹（共訳）
  • 総ページ数: 1-522
  • 出版者: 丸善出版株式会社
• [備考] 鎌田研究室HP
  • URL: http://www.fms.saitama-u.ac.jp/lab/kamata_l/index.html