Exploring novel dilute nitride and bismide quantum light source innovating optical communications

探索创新光通信的新型稀氮化物和双酰胺量子光源

• 批准号: 21KK0068
• 负责人: 石川 史太郎
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hokkaido University (2022)Ehime University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-10-07 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0068/
• 关键词: ナノワイヤ; 半導体; 通信帯光源; 化合物半導体; 希釈窒化物; 希釈ビスマス; ナノ構造; 分子線エピタキシー; 光特性; 量子ナノ構造; 希釈窒化物半導体; 希釈ビスマス半導体

本研究では、通信帯域光源として期待できる希釈窒素・希釈ビスマス量子ナノ構造の新展開を目指し、未開拓の成長条件、構造探求を行う。2022年度はより通信帯域で高品質な光源の探求のため、薄膜において通信光源として大きな期待が寄せられたGaInNAs混晶の高品質ナノワイヤ結晶作製に挑戦した。これまでGaInNAsナノワイヤは合成には成功したものの構造、光学特性の良好なものではなく、その高品質化が困難であった。今回、加工基板を用いた選択成長を用いることで成長可能条件のをより広範に探求した。その結果、選択成長を用いない場合と比較して成長時圧力、供給Ga照射量は3倍以上程度の広範囲で良好な結晶成長が進行することを見出した。最適化された条件下では構造、光学特性ともに高品質なGaInNAs結晶が得られ、コア-マルチシェル積層構造でGaAs/GaInNAs多重量子井戸構造を得ることができた。同試料は連携するリンショピン大学研究者らによってその良好な光学特性が確かめられた。さらに、同グループからは従来提供していたGaNAsナノワイヤで特徴的なフォトン・アップコンバージョンが得られる特異な光学特性も判明した。また、低温成長GaAsBi薄膜において、分担者と従来報告の無い固相成長現象を見出し、その成長機構の詳細を明らかにすることに取り組めた。以上より、国際連携の強化に資する成果が得られた。

In this study, we explore the new development of quantum structure, the unexplored growth conditions and the structure of communication domain light source. In 2022, we are looking forward to high-quality light sources in the communication domain, thin films, communication light sources, and high-quality crystal processing in GaInNAs. The structure and optical properties of GaInNAs were successfully synthesized, and it was difficult to improve their quality. Now, in order to process the substrate, we need to select the suitable growth conditions. The results show that the growth pressure and Ga irradiation amount are more than 3 times higher than those in the case of selective growth, and the crystal growth is well performed. Under optimized conditions, GaAs/GaInNAs multiple quantum well structures are obtained with high quality GaInNAs crystals. Good optical properties of the same sample were confirmed by university researchers. In addition, the optical properties of GaNAs are determined by the optical properties of GaNAs. The growth mechanism of GaAsBi thin films grown at low temperature is described in detail. The results of the above-mentioned international cooperation and strengthening of resources have been achieved.

项目成果

MBE研究で続けてきたこと

MBE 研究的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroki Matsumoto;Shinya Ota;Tomohiro Koyama;Daichi Chiba;石部 貴史;小松原 祐樹;石川史太郎
• 通讯作者: 石川史太郎

Estimation of optimal conditions for semiconductor nanowires by MBE growth using machine learning

使用机器学习通过 MBE 生长估计半导体纳米线的最佳条件

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Hara;Y. Maeda;A. Kusaba;Y. Kangawa;F. Ishikawa;T. Okuyama
• 通讯作者: T. Okuyama

GaAs/GaInNAs Core-Multishell Nanowires Arrays Emitting at 1.28 ?m on Patterned Silicon (111) Grown by Molecular Beam Epitaxy

GaAs/GaInNAs 核-多壳纳米线阵列在分子束外延生长的图案化硅 (111) 上以 1.28 微米发射

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Nakama;M. Yukimune;A. Higo;F. Ishikawa
• 通讯作者: F. Ishikawa

MBE法を用いた無加工２インチ Si 基板上 GaInNAs ナノワイヤ成長

使用 MBE 方法在未处理的 2 英寸 Si 衬底上生长 GaInNAs 纳米线

• 发表时间: 2022
• 作者: 峰久 恵輔;橋本 英季;中間 海音;谷川 武瑠;行宗 詳規;石川 史太郎
• 通讯作者: 石川 史太郎

Molecular Beam Epitaxial Growth of GaAs/GaNAsBi/GaAs Core-Multishell Nanowires

GaAs/GaNAsBi/GaAs核-多壳纳米线的分子束外延生长

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuto Torigoe;Kohei Yoshikawa;Masahiro Okujima;Syota Mori;Mitsuki Yukimune;Robert D. Richards;Fumitaro Ishikawa
• 通讯作者: Fumitaro Ishikawa