可視・赤外波長域での多波長同時発光デバイスとその集積化の研究

可见光和红外波段多波长同时发光器件及其集成研究

• 批准号: 14041201
• 负责人: 末宗 幾夫
• 金额: $ 4.61万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14041201/
• 关键词: 量子ドット; 光ドット; 励起子; 微小光共振器; 選択成長; 短波長化; 発光素子; 自然放出光

近年波長多重通信の進展など,波長軸上で多くの光波を利用することの重要性,情報の秘匿性を高めるニーズも高まっている。これらのニーズに対応するには,波長多重通信など多数の波長を同時に発生,制御する技術,またこれらを集積する技術を開拓して扱える情報量を高めるとともに,単一光子を発生・検出する技術を研究開発して量子暗号通信など秘匿性の高い通信システムの研究を進める必要がある。当該研究では,III-V-N窒化物混晶半導体による新しい波長多重通信用光源を目指した研究を進めるとともに,ピラミッド型微小光共振器による自然放出波長の制御,波長集積とともに単一光子発生の可能性に関する検討を進め,両者を同じ基板の上に集積する研究を進めている。今年度は,III-V-N窒化物混晶半導体を応用した新しい長波長系発光材料の研究成果として,(1)GaInNAs/GaAs系超格子を用いて,これまで困難であった1.55μm長波長発光の観測の観測に成功,(2)InAs量子ドットに起因する圧縮ひずみを補償するGaNAsひずみ補償(SCL)層を適用し,1.55μmの長波長発光の観測とともに発光効率も大幅に改善することを見いだしたが,この主要因としてひずみの補償が光学特性に寄与していることを示した。一方同じGaAs基板を用いたZnCdS混晶系についても,混晶中の単一局在準位発光を時間分解測定することに成功し,局在準位での発光が観測できる機構について検討を進めた。

近年来，越来越需要在波长轴上使用许多光波，例如波长多路复用通信的进步。为了满足这些需求，有必要开发同时生成和控制大量波长的技术，例如波长多重沟通，并增加可以通过探索生成和检测单个光子的技术来处理的信息量，并提高对高度机密通信系统（例如量子密码沟通）的研究。在这项研究中，我们正在进行针对使用IIII-V-N硝酸盐混合晶体半导体的新光源的研究，并正在进行有关单个光子生成的可能性以及控制自发发射波长的可能性以及使用海盗型微型型环境和相同的研究范围的研究，并在范围内进行了研究。今年，我们已经成功地观察了1.55μm长波发射的观察，使用gainnas/gaAs超级晶格和（2）GANAS应变补偿（SCL）层很难实现，这是由INAS量子量子量子所引起的压缩应变的，并发现了与量子量的显着提高的效率，并沿着1.55的观察效率提高了。应变补偿。另一方面，对于使用相同GAAS底物的ZNCD混合晶体系统，我们通过时间分辨测量成功地测量了混合晶体中的单个局部水平发射，并且我们研究了允许观察到局部化水平的发射的机制。

项目成果

W.Zhou, K.Uesugi, I.Suemune: "1.6-μm Emission from GaInNAs with Indium-induced Increase of N Composition"Appl.Phys.Lett.. Vol.83, No.10. 1992-1994 (2003)

W.Zhou、K.Uesugi、I.Suemune：“1.6-μm 的 GaInNA 发射，铟诱导 N 成分增加”Appl.Phys.Lett.. Vol.83，No.10 1992-1994 (2003)。

T.Tawara, I.Suemune, H.Kumano: "Strong Coupling of CdS Quantum Dots to Confined Photonic Modes in ZnSe-based Microcavities"Physica E. Vol.13. 403-407 (2002)

T.Tawara、I.Suemune、H.Kumano：“CdS 量子点与 ZnSe 基微腔中的受限光子模式的强耦合”Physica E. Vol.13。

X.Q.Zhang, Sasikala Ganapathy, Hidekazu Kumano, Katsuhiro Uesugi, Ikuo Suemune: "Photoluminescence study of InAs quantum dots embedded in GaNAs strain compensating layer grown by MOMBE"J. Appl. Phys.. Vol.92, No.11. 6813-6818 (2002)

X.Q.Zhang、Sasikala Ganapathy、Hidekazu Kumano、Katsuhiro Uesugi、Ikuo Suemune：“MOMBE 生长的 GaNs 应变补偿层中嵌入的 InAs 量子点的光致发光研究”J。

K.Uesugi, I.Suemune, H.Machida, N.Shimoyama: "Metalorganic molecular-beam epitaxy and characterization of GaAsNSe/GaAs superlattices emitting around 1.5 μm-wavelength region"Appl.Phys.Lett.. Vol.82, No.6. 898-900 (2003)

K. Uesugi、I. Suemune、H. Machida、N. Shimoyama：“金属有机分子束外延以及在 1.5 μm 波长区域发射的 GaAsNSe/GaAs 超晶格的表征”Appl.Phys.Lett.. 第 82 卷，第 1 期。 6.898-900 (2003)

末宗幾夫(分担執筆): "第2版 応用物理ハンドブック"応用物理学会編,丸善. 1094 (2002)

末宗郁夫（撰稿人）：日本应用物理学会编《应用物理学手册》第 2 版，丸善 1094（2002 年）。