半導体自然超格子ヘテロ界面における光の波長変換

半导体天然超晶格异质界面处的光波长转换

• 批准号: 09750018
• 负责人: 喜多 隆
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750018/
• 关键词: オーダリング; アップコンバージョン; 混晶半導体; アンチストークスシフト

本研究は半導体へテロ界面での光励起キャリアの輸送と終状態の制御による新しい光の波長変換(アップコンバージョン)に関する研究である。異なるバンドギャップを持つ半導体のへテロ界面において小さいバンドギャップの半導体で生成されたキャリアを有効に大きなバンドギャップの半導体側に輸送できれば、大きなバンドギャップ半導体での発光波長は励起光に比べ短波長に変換されたことになる。具体的にはAIGaInP/GaAs系における赤外先のアップコンバージョンを実現し、緑色から青色にわたる光生成を試み、波長変換機構とその規則化パラメターによる制御を行い、以下のような計画で研究を推進した。(1) 自然超格子における準安定電子状態の解明(平成9年度完了)(2) アップコンバージョン機構の理論計算との比較(平成9年度完了)(3) フェムト秒時間分解分光によるアップコンバージョンのダイナミックス(平成10年度)(4) 原子オーダリングによるアップコンバージョン光の制御(平成10年度)平成9年度に作製したさまざまなAIGaInP混晶半導体結晶を用いてフェムト秒時間分解分光によるアップコンバージョンのダイナミックスを行い半導体へテロ界面におけるエネルギー変換プロセスについて明らかにすると共に、原子オーダリングを利用して変換エネルギー(波長)を自在に制御することを試みた。具体的な成果は以下のようである。(a)アップコンバージョン光をポンプ&プローブ法によりフェムト秒で時間分解して超高速に精密測定し、入射した赤外先のアップコンバージョン過程を解明した。また、励起波長を様々に変えた実験から波長変換素過程をとらえて、波長変換効率に関する知見が得られた。(b)一連の研究成果をもとに、原子オーダリングによるバンド構造とキャリア輸送の機構を解明できた。これをベースに、原子オーダリングを制御した新しい半導体自然超格子へテロ界面の設計を行い、赤外先の高効率アップコンバージョンを試みたところ、赤色から緑色までの自在な発光波長の制御を実現した。

这项研究是通过控制光激发载流子的传输和半导体异质界面的最终状态来研究新的光波长转换（上转换）。如果带隙较小的半导体中产生的载流子能够在不同带隙的半导体之间的异质界面处有效地传输到带隙较大的半导体一侧，则大带隙半导体的发射波长将比激发光的波长短。将被转换。具体来说，我们将在AIGaInP/GaAs系统中实现红外上转换，尝试产生从绿光到蓝光的光，利用波长转换机制及其正则化参数对其进行控制，并通过以下计划推进研究。 (1) 阐明天然超晶格中的亚稳态电子态（1997年完成） (2) 与上转换机制理论计算的比较（1997年完成） (3) 使用飞秒时间分辨光谱进行上转换动力学（1998年） (4)通过原子排序控制上转换光（1998） 使用 1997 年制造的各种 AIGaInP 混合半导体晶体，通过飞秒时间分辨光谱和半导体异质界面的能量转换过程研究了上转换动力学。 ，我们尝试使用原子排序自由控制转换能量（波长）。具体结果如下。 （a）使用泵浦探针方法对上转换光进行飞秒级时间分辨，并在超高速下阐明上转换过程。此外，通过改变激发波长的实验了解波长转换的基本过程，获得了关于波长转换效率的知识。 (b)基于一系列的研究成果，我们能够阐明原子排序引起的能带结构和载流子传输机制。在此基础上，我们设计了一种新型半导体天然超晶格异质界面，并尝试在红外区域进行高效上转换，使我们能够自由控制从红光到绿光的发射波长。

项目成果

K.Yamashita, T.Kita, H.Nakayama T.N.shino: "Plntolumivescon co from imeta Stalb atates in lony-rangl ordeved (Alo-sGaos) _<051> Ino_<49>P" Physical Review B. vol.55 No.7. 4411-4416 (1997)

K.Yamashita、T.Kita、H.Nakayama T.N.shino：“Plntolumivescon co from imeta Stalb atates in lony-rangl ordeved (Alo-sGaos) _<051> Ino_<49>P”《物理评论 B》第 55 卷第 55 期。

H.Nakayama, A.Furuichi, T.Kita, T.Nishino: "Stochastic growth theory of mcloculan becnn apitoxy ural atom aovvelation abbecti : A Monte-Carlo master eqaation metlod" Applied Surltre Science. vol113/114. 631-637 (1997)

H.Nakayama、A.Furuichi、T.Kita、T.Nishino：“mcloculan becnn apitoxy uralatom aovvelation abbecti 的随机增长理论：蒙特卡罗主方程方法”应用科学。

K.Yamashita, T.Kita H.Nakayama, T.Nishino: "Role of carrier locoliztion in onergy op-unversion at (AlosGnos) _<051>Ino_<49>P/GaAs heterointertace" Proc Elestironic Materi als Symposium. 16th. 101-103 (1997)

K.Yamashita、T.Kita H.Nakayama、T.Nishino：“载流子定位在 (AlosGnos) _<051>Ino_<49>P/GaAs 异质界面的能能反演中的作用”Proc Elestironic Material Symposium。

T.Kita: "Spin-palorized excitons in long-range ordered Ga0.5In0.5P" Proc.Intern.Conf.on Indium Phosphide & Related Materials. 10th. 525-528 (1998)

T.Kita：“长程有序 Ga0.5In0.5P 中的自旋帕洛化激子”Proc.Intern.Conf.on 磷化铟

K.Yamashita: "Time-resolved up-converted photoluminescace at semiconductor heterointerface" Proc.Electronic Materials Symposium. 17th. 129-130 (1998)

K.Yamashita：“半导体异质界面的时间分辨上转换光致发光”Proc.Electronic Materials Symposium。