2013 Fiscal Year Annual Research Report
極性ワイドギャップ半導体の量子情報処理応用に関する研究
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23686010
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
片山 竜二 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40343115)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / 酸化チタン / 反応性スパッタリング / 非線形光学 / 擬似位相整合 |
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| Research Abstract |
初年度第二高調波発生を実証した縦QPM構造に代え、横QPM波長変換に向け(1)TiOx/GaNおよび(2)極性反転GaN導波路の作製を進め、並行し共鳴ハイパーパラメトリック散乱のために(3)InGaN量子井戸の高品質化を行った。
(1)の下部導波層にはMOVPE成長GaNを用いるとし、その結晶配向をN極性膜とし初期から二次元成長モードを保つことで、十分平坦な薄膜を実現した。続いて上部導波層として用いる、反転対称性を有し非線形光学不活性なTiOxの成膜条件を最適化した。前年度用いた平行平板型反応性スパッタリングに変え新規マグネトロンスパッタリング装置を用い成膜し、従来のTiOx膜と比べ平坦性・膜厚均一性が顕著に向上した。これらを組み合わせ作製したTiOx/GaN導波路について、m-line法により導波モード分散を評価し、TE1高次モードをポンプ光として用い基底モードのアイドラ・シグナル光との位相整合条件の存在を確認し、引き続き波長可変レーザをポンプ光として光パラメトリック下方変換の実証を試みる。
(2)の作製については、(1)で最適化したN極性GaN薄膜成膜後、AlN中間層を堆積、酸化処理・再成長によりGa極性への反転を試みた。酸化処理の雰囲気・温度・時間を最適化し、エピタキシャル成長条件を求め、現在各条件での極性反転可否の分析を行っている。
一方(3)については活性層の光学的品質改善を行い、一定の成果を得た。事象実証には狭線幅・高強度発光を呈する量子井戸の実現が必要となる。N極性InGaN/GaN量子井戸の作製を通じ、特に発光ブロードニングの起源として熱力学的相分離傾向のみならず、ラフニングにともなうミクロステップ形成とステップ・テラス間のインジウム取込効率差に起因した組成むらの抑制が極めて重要であることを解明した。得られた知見を元に、今後は超平坦化量子構造の作製による狭線幅化実現と、共振器形成により共鳴ハイパーパラメトリック散乱実現を引き続き目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Biexciton emission from single isoelectronic traps formed by nitrogen-nitrogen pairs in GaAs2013
Author(s)
Kengo Takamiya, Toshiyuki Fukushima, Shuhei Yagi, Yasuto Hijikata, Toshimitsu Mochizuki, Masahiro Yoshita, Hidefumi Akiyama, Shigeyuki Kuboya, Kentaro Onabe, Ryuji Katayama, Hiroyuki Yaguchi
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Journal Title
THE PHYSICS OF SEMICONDUCTORS: Proceedings of the 31st International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS) 2012
Volume: 1566 (1)
Pages: 538-539
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Observation of Indium Content Distribution on m-plane InGaN Film with Hilloks2014
Author(s)
K. Shojiki, T. Hanada, J. H. Choi, Y. Imai, S. Kimura, T. Shimada, T. Tanikawa, R. Katayama, T. Matsuoka
Organizer
2013 Annual Meeting of Excellent Graduate School for "Materials Integration Center" and "Materials Science Center" & International Workshop on Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
20140310-20140311
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