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スペックルフリーInGaN系ナノコラムフォトニック結晶レーザー

无散斑InGaN纳米柱光子晶体激光器

基本信息

批准号：
26870581
负责人：
石沢峻介
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-01 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノコラムフォトニック結晶レーザーの実現可能性を確認するため，理論的な検討を行った。AlGaN層上にGaNナノコラムが三角格子状に配置した構造について，垂直方向の光閉じ込めモードの計算と，面内方向のフォトニック結晶におけるバンド端波長の計算を組み合わせ，キャビティー構造を設計した。設計された三次元構造について電磁界シミュレーションを行ったところ，特定の波長について光の閉じ込めが認められ，設計手法の妥当性が確かめられた。実験的な検討として，サンプルの作製と光励起によるレーザー発振の実証を試みた。AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡上に，InGaN系活性層を含むGaNナノコラムをTiマスク選択成長法を適用した分子線エピタキシー法で配列成長させた。このサンプルについてNd:YAGレーザーによる光励起発光特性を調べた。周期260nmの三角格子配列ナノコラムについて，0.2MW/cm2以上の励起強度で波長506.6nmに線幅2nm以下の鋭いピークが得られ，ピーク強度の励起強度依存性はしきい値を持った非線形特性を示したことから，ナノコラムフォトニック結晶によるレーザー発振が実証された。また，直径に変化を加えることで発振帯域が増大し，スペックルノイズが低減できることや，複数本のナノコラムの集合を格子点に配置した周期構造（クラスタ配列ナノコラムフォトニック結晶）によって極細線ナノコラムでもΓ点レーザー発振が可能になる手法などを提案した。電流注入デバイスの試作と評価も行った。デバイス結晶は，前述の構造上にp型層を加えた構造で，ナノコラム上部およびナノコラム下部のn型膜結晶に電極を成膜することでデバイスを完成させた。IV特性は立ち上がり電圧6V程度の整流性を示し，緑色の発光が得られた。しかしながらレーザー発振は確認できず，結晶成長条件や電極プロセスなどに課題が残されていることが分かった。

The possibility of crystallization is confirmed. AlGaN layer is arranged in triangular lattice structure, and the calculation of optical wavelength in vertical direction is combined with the calculation of optical wavelength in in-plane direction. The design of the three-dimensional structure is based on the electromagnetic field, the wavelength of the specific wavelength, and the appropriateness of the design method. The test results show that the test results are accurate and reliable. AlGaN/GaN distribution on the mirror, InGaN active layer containing GaN crystal layer Ti crystal layer growth method is applicable to molecular line crystal layer growth method Nd:YAG laser excitation light emission characteristics can be adjusted. Triangular lattice arrangement with a period of 260nm and excitation intensity of 0.2 MW/cm2 or more and wavelength of 506.6 nm or less and amplitude of 2 nm or less can be obtained. In addition, the diameter of the crystal increases, the vibration band increases, the number of elements decreases, and the number of elements is arranged in the lattice point. In the periodic structure, the number of elements is arranged in the lattice point. In the case of the crystal, the number of elements is arranged in the lattice point. Current injection test The p-type layer is added to the structure, and the n-type film electrode is formed on the upper part of the structure. IV characteristics: high voltage 6V rectification, green light emission The crystal growth conditions and electrode characteristics are discussed in detail.

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Radiation Characteristics of Bottom-up-Grown InGaN-Based Nanocolumn Photonic Crystals

自下而上生长的InGaN基纳米柱光子晶体的辐射特性

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Ishizawa;Y. Sunikawa;and K. Kishino
通讯作者：
and K. Kishino

InGaN-Based Visible Nanocolumn Photonic Crystal Emitters

InGaN 基可见光纳米柱光子晶体发射器

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Kishino;A. Yanagihara;and S. Ishizawa
通讯作者：
and S. Ishizawa

ナノコラムフォトニック結晶のレーザー応用に向けたPL放射特性の評価

激光应用纳米柱光子晶体的 PL 辐射特性评估

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Kishino;A. Yanagihara;and S. Ishizawa;石沢峻介，澄川雄樹，本山界，岸野克巳
通讯作者：
石沢峻介，澄川雄樹，本山界，岸野克巳

Optical Pumped Lasing at Amber Region in Short Period Nanocolumn Arrays

短周期纳米柱阵列中琥珀色区域的光泵浦激光

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Matsui;S. Ishizawa;K. Motoyama;and K. Kishino
通讯作者：
and K. Kishino

ハニカム・カゴメ格子配列ナノコラムの成長と評価

蜂窝/Kagome晶格阵列纳米柱的生长和评价

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Kishino;A. Yanagihara;and S. Ishizawa;石沢峻介，澄川雄樹，本山界，岸野克巳;澄川雄樹，石沢峻介，岸野克巳;本山界，石沢峻介，柳原藍，司馬大次郎，岸野克己
通讯作者：
本山界，石沢峻介，柳原藍，司馬大次郎，岸野克己