| 研究領域 | 窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発現- |
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| 研究課題/領域番号 |
21016006
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
山口 敦史 金沢工業大学, ものづくり研究所, 教授 (60449428)
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| 研究分担者 |
小島 一信 京都大学, 工学研究科, 助教 (30534250)
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| キーワード | 窒化物半導体 / 偏光特性 / 価電子帯 / 深紫外LED / 緑色レーザ / 半導体レーザ / InGaN / AlGaN |
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| 研究概要 |
窒化物半導体は、AlN、GaN、InNおよびこれらの混晶を用いることにより、原理的には深紫外光から赤外光までの幅広い波長の光を発する素子を作製することが可能である。しかしながら、実際の素子開発においては、近紫外～緑青色以外の領域で実用レベルの特性をもつレーザーダイオード(LD)が実現されていない。この問題は結晶成長に起因する部分が大きいと考えられるが、デバイス構造設計によって飛躍的な進歩が得られる可能性も大いにある。我々は、深紫外(AlGaN系)、緑～黄色(In組成が比較的小さいInGaN系)、赤外(In組成が大きいInGaN系)の3つの領域の各々について、活性層の構造設計により電子状態を制御し、偏光特性や光学利得特性を素子に最も適した状態にすることを目的とし、理論研究を遂行している。AlGaN系については、c面上および無極性面上のLDに関して、活性層の電子状態のより深い理解により光学利得を最大化するための構造設計指針を明らかにした。また、InGaN系については、素子構造設計をする上で重要な材料パラメータが未だ正確に決定されていないという事情があるので、まずは材料パラメータに敏感である偏光特性の実験結果から材料パラメータの情報を引き出し、光学特性予測にまで展開する理論的アプローチを構築した。また、AO2班の上殿グループとの連携により、最も重要な材料パラメータである変形ポテンシャルに関して第一原理計算による理論計算を行い、広く用いられている擬立方晶近似の妥当性等に関して物理的な考察を行った。
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