Development of semiconductor intra-center photonics

半导体中心内光子学的发展

• 批准号: 18H05212
• 负责人: 藤原 康文
• 金额: $ 407.93万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-23 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05212/
• 关键词: 希土類元素; 内殻遷移; フォトン場制御; 発光ダイオード

【課題１】光励起下でのフォトン場制御によるEu発光機能の開拓：　＜課題１－１＞Eu添加GaNマイクロディスク光共振器に関する作製プロセスの最適化により、世界最高値である実測Q値9,680を実現した。Eu発光のPurcell効果による大幅な短寿命化（30 us）を観測した。　＜課題１－２＞Eu添加GaN 2次元フォトニック結晶光共振器において、Line-defect (LN)型に比べて、Hexagonal-defect (HN)型の共振器Q値が空気孔の形状不均一の影響を受けにくいことを明らかにした。H3型を作製し、共振器モードとEu発光のカップリングを観測した。　＜課題１－３＞Eu添加GaNにおいて、光学利得の波長依存性と一致したEu発光増強を観測し、Amplified Spontaneous Emissionの発生を実証した。【課題２】電流励起下でのフォトン場制御によるEu発光機能の開拓：　＜課題２－１＞n型GaNを成長用基板として、Al0.18In0.82N /GaN DBRを有する垂直共振器型Eu添加GaNマイクロ光共振器LEDを作製し、75倍のEu発光増強を実現した。　＜課題２－２＞架橋構造を有する直上電極型Eu添加GaNマイクロディスク共振器LEDについて、電極形状と引き出し線幅がwhispering galleryモードに与える影響についてシミュレーションを行い、最適値を決定した。【課題３】フルカラー化への展開と集積化：　＜課題３－１＞Tm,Mg共添加AlxGa1-xNを発光層とするLEDにおいて、Tmイオンに起因する明瞭な青色発光を得ることに世界で初めて成功した。　＜課題３－２＞Tb添加母体をAlxGa1-xNにすることにより、光励起下で緑色発光を含む、Tbイオンに起因する明瞭な発光を観測した。LEDを試作し、電流注入下でTb発光の観測に世界で初めて成功した。

[Topic 1] Development of Eu light-emitting function under optical excitation: <Topic 1-1>Eu doped GaN optical resonator optimization, world highest Q value 9,680. Eu emission Purcell effect significantly shortened (30 us) <Topic 1-2> Eu-doped GaN 2-D crystal optical resonators are affected by the non-uniformity of the shape of the air holes in Line-defect (LN)-type and Hexagonal-defect (HN)-type resonators. H3-type optical resonator <Topic 1-3> Measurement of Eu Emission Enhancement and Generation of Amplified Spontaneous Emission due to Eu Addition [Topic 2] Development of Eu emission function under current excitation: <Topic 2-1> Vertical resonator type Eu doped GaN optical resonator LED is fabricated with Al0.18In0.82N /GaN DBR and 75 times Eu emission enhancement is realized. <Topic 2-2> The bridge structure has a direct electrode type Eu-doped GaN, and the shape of the electrode, the width of the electrode, and the influence of the Whispering Gallery. [Topic 3] Development and integration of light emission: <Topic 3-1>Tm,Mg co-addition of AlxGa1-xN light emitting layer, LED light emission, Tm light emission, LED light emission, etc. <Topic 3-2>Tb addition of parent AlxGa1-xN causes green emission and Tb emission under light excitation. LED test, current injection, Tb light detection, the world's first success

项目成果

Femtosecond radiative decay of two excitons coupled via radiation-induced interaction in ZnO thin films

ZnO 薄膜中辐射诱导相互作用耦合的两个激子的飞秒辐射衰变

• 发表时间: 2019
• 作者: M. Ichimiya;T. Matsuda;T. Kinoshita;M. Nakayama;H. Ishihara;M. Ashida
• 通讯作者: M. Ashida

Enhanced luminescence efficiency of GaN:Eu-based light-emitting diodes by localized surface plasmons utilizing gold nanoparticles

• DOI: 10.7567/1347-4065/ab0ad1
• 发表时间: 2019-05
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: J. Tatebayashi;Tomoya M. Yamada;Tomohiro Inaba;S. Ichikawa;Y. Fujiwara

Picosecond time-resolved dynamics of energy transfer between GaN and the various excited states of Eu3+ ions

GaN 与 Eu3 离子各种激发态之间能量转移的皮秒时间分辨动力学

• DOI: 10.1103/physrevb.100.081201
• 发表时间: 2019
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: R. Wei;B. Mitchell;D. Timmerman;T. Gregorkiewicz;W. Zhu;J. Tatebayashi;S. Ichikawa;Y. Fujiwara;and V. Dierolf
• 通讯作者: and V. Dierolf

Quantitative evaluation of enhanced Er luminescence in GaAs-based two-dimensional photonic crystal nanocavities

• DOI: 10.1063/1.5142778
• 发表时间: 2020-05
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: M. Ogawa;J. Tatebayashi;N. Fujioka;R. Higashi;M. Fujita;S. Noda;D. Timmerman;S. Ichikawa;Y. Fujiwara

マイクロLEDディスプレイに資する窒化物半導体赤色LEDの新展開

氮化物半导体红色 LED 的新进展有助于 Micro LED 显示

• 发表时间: 2021
• 作者: 藤原康文