2016 Fiscal Year Annual Research Report
Spatio-time-resolved cathodoluminescence studies on singularity crystals
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06427
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
秩父 重英 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80266907)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 一信 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30534250)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 特異構造 / 時間分解 / 空間分解 / AlInN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特異構造の内部や、外部との界面における局所的な発光ダイナミクスを把握するには、当該構造を狙い打ちして時間分解分光を行う必要がある。走査型電子顕微鏡(SEM)にフェムト秒レーザ励起パルス光電子銃(PE-gun)を組み込んだ時間空間同時分解カソードルミネッセンス(STRCL)装置は、SEMで観察可能な特異構造近傍の発光イメージングやダイナミクス解析が可能である。また、電子線で電子・正孔対を励起するためバンドギャップ（Eg)の制限を受けない利点がある。我々は、特異構造形成班が作製する、主に窒化物半導体特異構造をSTRCL装置を用いて評価し、光物性解明と光機能性発現のための設計指針を与える事を目的として研究を行っている。
H28年度は大きく分けて４つの成果を得た。それらは、(1)フェムト秒チタンサファイヤレーザの第3高調波によってAuを励起して光電子を取り出し集束させるフェムト～ピコ秒パルス集束電子線の高輝度化を行い、STRCL装置に搭載した。また、試料台に敷設するリターディング機構の検討を行った。(2)結晶成長軸方向に任意の組成変調を加えることにより、本来は分極の不連続により発生する電場によって、発光効率を制限する電子・正孔の波動関数が分離する現象を抑えて効率改善を図る、組成変調AlGaN量子井戸の理論設計を行い、A01-2三宅班により成長された結晶の評価を行った。(3)研究代表者が結晶成長を行った、m面成長AlInN混晶ナノ板構造の光学評価を行って特異な発光メカニズムを明らかにし、更に連携企業の協力を得て当該構造を真空蛍光表示管に搭載し、面内偏光依存性を持つ深紫外線～緑色の面光源の形成に成功した。(4)特異構造評価の一環として、新奇な2次元結晶として注目され始めた六方晶窒化ボロン(h-BN)のSTRCL評価を行った。
外部公表が済んでいない成果については詳細の記載は来年度とする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成28年度には、研究実績の概要欄に記したように、交付申請書に記した実施計画に加え、AlInN及びh-BNに関する成果を得た。また、(4)については領域外、及び領域内での共同研究展開も見込まれる点で、成果といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度は、当初の予定どおりSTRCL装置の空間分解能向上の試みを継続する。一方、既存の装置現状にて評価可能な試料もあるため、静大原和彦教授グループや公募班との連携を深めて特異構造に起因する新たな物理現象の観測も行っていく。研究を阻害する課題は特にない。
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