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2013 年度 実績報告書

多波長量子ドット成長による超広帯域SLD光源開発と医療OCTへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 25286052
研究種目

基盤研究(B)

研究機関和歌山大学

研究代表者

尾崎 信彦  和歌山大学, システム工学部, 准教授 (30344873)

研究分担者 杉本 喜正  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端ナノフォトニクス材料ユニット, 主席研究員 (60415784)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード量子ドット / 分子線エピタキシー(MBE) / 結晶工学 / 近赤外広帯域光源 / SLD / 光コヒーレンストモグラフィー(OCT)
研究概要

本研究は、医療・生体イメージング技術である光コヒーレンストモグラフィー(OCT)の高分解能、低ノイズ化に寄与する実用的な光源を、自己組織化InAs量子ドット(QD)を用いて開発することを目的とする。我々がこれまでに開発したInAs-QDの発光波長制御技術を用いて、OCTに有用なスペクトル形状が制御された近赤外広帯域光源を実用化し、医療・生体用OCTに導入することを目指す。
平成25年度は3年計画の1年目にあたり、InAs-QDの発光波長制御技術およびモノリシック成長技術を用いて、生体イメージングに有用な近赤外発光を示す多波長QD成長技術の確立と、光導波路および電極加工によるSuperluminescent diode (SLD)チップ作製を中心に研究を行った。主な研究成果として、1)医療用OCTに有用な波長帯である1.05um帯と1.3um帯におけるInAs-QDの発光中心波長制御技術の確立[PSSC10,1361(2013)、JCG378,553(2013)]、2)モノリシック成長した多波長QDへの励起強度制御による発光スペクトル成形の実証[APL103,051121(2013)]、3)多波長QDを含有する基板からのSLDチップ試作[JJAP 53,04EG10(2014)]、が挙げられる。これらの成果により、提案光源の実用化に向けた要素技術が確立され、当初の計画通り順調に研究が進捗しているといえる。また、2年目に予定していたQD-SLDチップのモジュール化とOCT装置の立ち上げ、およびQD-SLDモジュールのOCTへの試験導入についても着手しており、すでに初期的なデータも得られている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究実績の概要で述べたとおり、平成25年度の成果として、提案光源の実用化に必要な要素技術はすべて確立できており、計画通り研究が進捗しているといえる。さらに、当初計画では平成26年度に行う予定であった多波長QD-SLDのモジュール化とOCTへの試験導入についても前倒しで着手しているため、上記の自己評価とした。

今後の研究の推進方策

平成25年度の成果を受け、今後も当初の計画通り提案光源の実用化に向けた研究を発展させていくとともに、QD-SLDのモジュール化およびOCTシステムへの導入を加速させ、医療・生体OCTへの導入に向けた実績を積み重ねていく予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Near-Infrared Superluminescent Diode Using Stacked Self-Assembled InAs Quantum Dots with Controlled Emission Wavelengths2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Takuma Yasuda, Shunsuke Ohkouchi, Eiichiro Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, and Richard Hogg
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 04EG10 1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.04EG10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broadband emission centered at ~1um with a Gaussian-like spectrum by stacking In-flushed QD layers2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Yuji Hino, Shunsuke Ohkouchi, Naoki Ikeda, and Yoshimasa Sugimoto
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi C

      巻: 10 ページ: 1361-1364

    • DOI

      10.1002/pssc.201300291

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体・医療OCT光源への応用を目指した1μm帯広帯域発光InAs量子ドットの作製と光学評価2013

    • 著者名/発表者名
      尾崎信彦、日野雄司、大河内俊介、池田直樹、杉本喜正
    • 雑誌名

      材料

      巻: 62 ページ: 679-682

    • DOI

      10.2472/jsms.62.679

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monolithically grown multi-color InAs quantum dots as a spectral-shape-controllable near infrared broadband light source2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Koichi Takeuchi, Shunsuke Ohkouchi, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Hisaya Oda, Kiyoshi Asakawa, and Richard A. Hogg
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 ページ: 0511211-4

    • DOI

      10.1063/1.4817386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extending emission wavelength of InAs/GaAs quantum dots beyond 1.3 um by using quantum dot bi-layer for broadband light source2013

    • 著者名/発表者名
      N. Ozaki, Y. Nakatani, S. Ohkouchi, N. Ikeda, Y. Sugimoto, K. Asakawa, E. Clarke, R. A. Hogg
    • 雑誌名

      J. Crystal Growth

      巻: 378 ページ: 553-557

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.110

    • 査読あり
  • [学会発表] Wide-range control of emission wavelengths of InAs/GaAs QDs grown by MBE towards ultra-broadband NIR light source for biomedical imaging

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Yuji Hino, Yohei Nakatani, Shunsuke Ohkouchi, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto, Edmund Clarke, Richard A. Hogg
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG 2013)
    • 発表場所
      Cancun, Mexico
    • 招待講演
  • [学会発表] Broadband near-infrared superluminescent diode based on stacked multi-color InAs/GaAs quantum dots

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Takuma Yasuda, Shunsuke Ohkouchi, Eiichiro Watanabe, Naoki Ikeda, Yoshimasa Sugimoto and Richard A. Hogg
    • 学会等名
      The 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2013)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
  • [学会発表] Emission Wavelength Extension of Bi-layer InAs/GaAs-QDs by Controlling the Growth Rate of QD Layers

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakatani, N. Ozaki, S. Ohkouchi, N. Ikeda, Y. Sugimoto, E. Clarke, R. Hogg
    • 学会等名
      12th Int. Conf. Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
  • [学会発表] Growth of stacked In-flushed-QD layers emitting at 1um with Gaussian-like broadband spectrum

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Ozaki, Yuji Hino, Shunsuke Ohkouchi, Naoki Ikeda, and Yoshimasa Sugimoto
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2013)
    • 発表場所
      Kobe, Japan
  • [学会発表] InAs量子ドットSLDを用いたOCT画像取得

    • 著者名/発表者名
      柴田 弘,保田拓磨,尾崎信彦,大河内俊介,池田直樹,大里啓孝,渡辺英一郎,杉本喜正,Richard Hogg
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
  • [学会発表] 多波長InAs量子ドットを用いたOCT光源用SLDの作製

    • 著者名/発表者名
      保田拓磨,柴田 弘,尾崎信彦,大河内俊介,池田直樹,大里啓孝,渡辺英一郎,杉本喜正,Richard Hogg
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
  • [学会発表] 多色InAs/GaAs量子ドットによる近赤外広帯域SLD光源の作製

    • 著者名/発表者名
      保田拓磨,尾崎信彦,大河内俊介,池田直樹,渡辺英一郎,杉本喜正,Richard Hogg
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
  • [学会発表] 近接二層積層によるGaAs基板上InAs-QDの発光長波長化の検討(III)

    • 著者名/発表者名
      中谷擁平,尾崎信彦,大河内俊介,池田直樹,杉本喜正,Edmund Clarke,Richard Hogg
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
  • [備考] 和歌山大学システム工学部精密物質学科光機能・ナノ材料Gr.(尾崎研究室)

    • URL

      http://www.wakayama-u.ac.jp/~ozaki/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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