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2014 年度 実施状況報告書

非発光再結合準位のエネルギー分布測定が可能な革新的蛍光顕微鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25600087
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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード結晶工学 / 非発光再結合準位 / 光学評価 / フォトルミネッセンス
研究実績の概要

キャリアの非発光再結合(NRR)準位として素子効率を低下させる結晶欠陥を定量評価する手法として、2波長励起フォトルミネッセンス(TWEPL)法は優れた特徴を持つ。まず電極の要らない非破壊・非接触測定であり、禁制帯内励起(BGE)光エネルギーによりNRR準位のエネルギー分布、バンド間励起(AGE)光エネルギーにより空間分布測定が可能である。またBGE強度依存性に現れるPL強度変化の飽和現象(トラップフィリング効果による)から、準位のSRHパラメーターを定量的に算出できる。フォトルミネッセンス(PL)測定系が基本となるため、励起光源の選択により材料の種類、形状やサイズの制約がなく、ウエハマッピングから単一分子や量子ドットの分光までが可能である。本研究はこれまでの成果を踏まえ、準位のエネルギー分布を容易に測定可能なTWEPL分光系を実現することを目的とする。今年度はGaPN試料についてTWEPL測定を実施し、中間バンドの存在確認、中間バンドに付随したNRR準位の検出を達成した。NRR準位のふるまいは中間バンド型太陽電池材料の特性を定める重要な因子であり、検出準位の詳細な評価が不可欠である。LED励起用のBSON蛍光体でTWEPL測定を行い、新たにBGE照射前のAGEの照射時間(AGE前照射時間)を増すにつれてBGE照射直後の過渡的BGE効果が増大することを見出した。この関係は、AGE前照射に伴ってキャリア捕獲準位に光励起キャリアが徐々に蓄積され、BGE照射によって上のバンドに光励起される電子数が増大することで説明される。室温測定では1時間以上という前照射時間でもこの現象が飽和しない点は、キャリア捕獲準位の密度が低くなく、かつ内部量子効率が高いこの系の特殊性によると解釈される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

GaPNのTWEPL測定により、中間バンド型材料としての特異なキャリア再結合過程の一端を明らかにすることが出来た。予想以上の成果を得た一方、Keynote講演に招待されていた国際会議が政情不安で開催延期となった。現地組織委員会との連絡調整、出張取消等に時間を要し、また計画した発表スケジュールに関する連鎖的影響を受けた。準位のエネルギー測定に関して、今年度研究目的の達成に少々遅れを生じた。

今後の研究の推進方策

最終年度は総力を挙げてGaPNのBGE分光を進め、中間バンドとNRR準位のエネルギー位置関係を明示する。BSON蛍光体に関しては、キャリア捕獲準位とNRR準位の共存する系での光励起キャリアの振舞を総合的に明らかにする。以上をまとめて本研究の総括を行う。

次年度使用額が生じた理由

Int. Conf. on Materials, Electronics and Information Engineering (ICMEIE, Rajshahi, Bangradesh)に招待され、本研究の成果をKeynote講演の予定で準備していた。またTWEPLに関するReview Paperを執筆した。しかし直前になってDhakaでの政情不安(ストライキで全公共交通ストップ、放火、爆弾テロ多発)により危険情報が発令され、2014年2月27-28日予定のICMEIEは延期された。このため出張手続のキャンセル等に時間を取られ、研究の進展にわずかながら支障をきたした。フライトのキャンセル料を除き予定していた出張経費支出がなくなった。

次年度使用額の使用計画

GaPN試料で検出された中間バンドとNRR準位のエネルギー分布測定を進める。またBSON蛍光体の捕獲準位、NRR準位を含めたキャリア再結合過程を総合的に解析し、本研究の取りまとめを行う。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nonradiative centers in deep-UV AlGaN-based quantum wells revealed by two-wavelength excited photoluminescence2015

    • 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: 936-939

    • DOI

      10.1002/pssb.201451582

    • 査読あり / 国際共著 / 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 photoluminescence2015

    • 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: 952-955

    • DOI

      10.1002/pssb.201451499

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical detection of nonradiative recombination centers in AlGaN quantum wells for deep UV region2014

    • 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
  • [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: 1-3

  • [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」2014

    • 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
  • [学会発表] 特異構造結晶の導入による高効率深紫外デバイスとTHz-QCLの開発2015

    • 著者名/発表者名
      平山 秀樹、前田 哲利、定 昌史、寺嶋 亘、豊田 史朗、鎌田 憲彦
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会(シンポジウム講演)
    • 発表場所
      14p-B1-6, 東海大学
    • 年月日
      2015-03-14
    • 招待講演
  • [学会発表] ウェットエッチングによるサファイア表面加工基板(PSS)を用いた深紫外LED用高品質AlNテンプレートの作製2015

    • 著者名/発表者名
      金沢 裕也、豊田 史朗、大島 一晟、鎌田 憲彦、鹿嶋 行雄、松浦 恵里子、嶋谷 聡、小久保 光典、田代 貴晴、大川 貴史、上村 隆一郎、長田 大和、平山 秀樹
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      12p-B1-5, 東海大学
    • 年月日
      2015-03-12
  • [学会発表] Ba3Si6O12N2:Eu2+蛍光体の2波長励起PL測定ーAGEの前照射時間依存性2015

    • 著者名/発表者名
      高塚 洋右、李 延延、福田 武司、本多 善太郎、来島 友幸、鎌田 憲彦
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      11a-A25-4, 東海大学
    • 年月日
      2015-03-11
  • [学会発表] Microscopic Configuration of Energy Donor-Acceptor Pairs in Organic Thin Films Studied by Selectively excited Photoluminescence2014

    • 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
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-16
  • [学会発表] 二波長励起PL法によるBa3Si6O12N2:Eu2+の非発光再結合準位評価2014

    • 著者名/発表者名
      李廷廷,福田武司,本多善太郎,鎌田憲彦,来島友幸
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      18p-PB8-8,北海道大学
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] エネルギードナー・アクセプター発光による有機薄膜中の分子凝集の評価2014

    • 著者名/発表者名
      大竹隆明,鎌田憲彦,福田武司
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      17a-PA1-7,北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17
  • [学会発表] Nonradiative Centers in Deep-UV AlGaN-Based Quantum Wells Revealed by Two-Wavelength Excited Photoluminescence2014

    • 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 – 2014-08-28
  • [学会発表] Dominant Nonradiative Centers in InGaN Single Quantum Well by Time-Resolved and Two-Wavelength Excited Photoluminescence2014

    • 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
      2014-08-24 – 2014-08-28
  • [学会発表] MOCVD Growth and Characterization of THz Quantum Cascade Structure2014

    • 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
      2014-08-24 – 2014-08-28
  • [学会発表] Luminescence and Quenching Properties in GaPN Revealed by Below-Gap Excitation2014

    • 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 Dependence2014

    • 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 layer2014

    • 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 Excitation2014

    • 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] ヤリ―ヴ‐イェー 「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

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公開日: 2016-05-27  

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