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

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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。