GaN/A1N量子構造による光通信域・超高速光検出素子の探索的研究

利用GaN/AlN量子结构进行光通信范围和超高速光电探测元件的探索性研究

基本信息

批准号：
17656026
负责人：
岸野克巳
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、GaN/AlN量子構造で発現される1.55μm波長域量子準位間遷移(ISBT)を利用した超高速光検出器の可能性の検証を目標とした。我々は1996年に、世界に先駆けてGaNナノコラムと呼ばれる貫通転位の無い柱状GaN結晶の成長を報告しており、ここでは導電性を有するSi基板上GaNナノコラム中にGaN/AlN多重量子構造を内在したISBT光検出器構造の試作と動作検証を試みた。ナノコラム結晶は貫通転位を含まない高品質結晶であることから、リーク電流が少なく、刃状転位に起因する偏波依存吸収の無い、高性能ISBT検出器の実現が期待される。(1)GaN/AlN量子ディスクナノコラム結晶の成長と評価分子線エピタキシー法を用いて(111)Si基板上にGaNドット、n-GaNナノコラム、GaN/AlN多重量子井戸、n-GaNナノコラムの順に結晶成長を行った。断面SEM観察により、互いに独立した柱状結晶の形成が確認された。X線回折測定からは周期構造に起因するサテライトピークが観測され、良好な周期性を有するGaN/AlN量子構造の形成が確認された。室温フォトルミネッセンス測定ではピエゾ電界による量子閉じ込めシュタルク効果に起因する発光波長の長波長が観測された。これらの結果から、GaN/AlN多重量子ディスクを内在する設計どおりのナノコラム結晶の成長が確認された。(2)GaN/AlN量子ディスクナノコラムISBT受光素子の作製と室温光検出動作GaN(1.1nm)/AlN(5.6nm)多重量子ディスクを有するナノコラムウェハの表面に直径500μmのTi/Al円電極を形成した。Si基板と表面電極間に電圧を印加しながら、表面電極側から波長1.47mm半導体レーザ(出力5〜120mW)を斜め方向から照射して光検出特性を評価したところ、ISBT特有のp偏波に対する光電流の検出が確認された。これは、世界で初めてのGaNナノコラムISBT光検出器の室温動作であり、本研究によってナノコラムISBTという新しい超高速光検出器の可能性が示された。

这项研究旨在使用1.55μM波长到量子级的跃迁（ISBT）来验证超快速光电探测器的可能性。在1996年，我们首先报道了柱状GAN晶体的生长，称为GAN纳米颜色，而无需螺纹位错，在这里，我们试图原型和验证ISBT光电探测器结构的运行，该结构在SI底物上的Gan Nananocroumn中融合了GAN NANANANOCOLUMN中的GAN/ALN多量子结构。由于纳米颜色晶体是不包含螺纹位错的高质量晶体，因此可以预期，高性能ISBT检测器的泄漏电流很小，并且由于边缘错位而没有极化依赖性吸收。（1）在（111）SI基板上按GAN点，N-GAN纳米船柱，GAN/ALN多量子孔和N-GAN纳米型进行了（111）SI底物的GAN/ALN量子盘纳米晶体晶体的生长和评估。 SEM观察结果证实了柱状晶体是彼此独立的。 X射线衍射测量结果显示出由于周期性结构而引起的卫星峰，并确认了具有良好周期性的GAN/ALN量子结构的形成。在室温光致发光测量中观察到由于压电场引起的量子限制鲜明效应而引起的发射波长的长波长。这些结果证实了设计的纳米颜色晶体的生长，并结合了gan/aln多个量子盘。（2）在用直径为500μm的gan/aln量子盘纳米圆柱ISBT光感受器和室温光检测操作中，在带有GAN（1.1 nm）/Aln（5.6 nm）多量子disk的纳米柱面上形成了直径为500μm的Ti/Al圆形电极。在SI基板和表面电极之间施加电压时，通过从表面电极从斜方向辐射从表面电极侧的1.47 mm波长半导体激光器（输出5至120 mW）来评估光检测特性，并确认了P-Palalization的P-Palalization的检测。这是全球第一个室温的室温操作，即GAN纳米船体ISBT光电探测器，这项研究证明了新的超高速度光电探测器称为纳米柱ISBT的可能性。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Room temperature operation of 1.55mm wavelength-range GaN/AlN quantum well intersubband photodetectors

1.55mm 波长范围 GaN/AlN 量子阱子带间光电探测器的室温操作

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
IEICE Electromics Express 2・22
影响因子：
0
作者：
矢部光範;藤田右馬;山浦司;梅村茂;廣野滋;S.Matsui et al.;H.Uchida et al.
通讯作者：
H.Uchida et al.

All-optical modulation using intersubband transitions at 1.55μm in Gan/AlN multiple quantum well

在 Gan/AlN 多量子阱中使用 1.55μm 子带间跃迁的全光调制

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
physica stat solidi(c) 2・7
影响因子：
0
作者：
矢部光範;藤田右馬;山浦司;梅村茂;廣野滋;S.Matsui et al.
通讯作者：
S.Matsui et al.

Room termperture operation of 1.55μm wavelength-range GaN/AlN quantum well intersubband photodetectors

1.55μm 波长范围 GaN/AlN 量子阱子带间光电探测器的室温操作

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
8th International Conference on Intersubband Transitions in Quantum Wells
影响因子：
0
作者：
矢部光範;藤田右馬;山浦司;梅村茂;廣野滋;S.Matsui et al.;H.Uchida et al.;H.Uchida et al.
通讯作者：
H.Uchida et al.

(111)Si基板上GaN/AlN多重量子ディスクの成長と赤外光検出器構造の作製

(111)Si衬底上GaN/AlN多量子盘的生长及红外光电探测器结构的制作

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
第53回応用物理学関係連合講演会
影响因子：
0
作者：
矢部光範;藤田右馬;山浦司;梅村茂;廣野滋;S.Matsui et al.;H.Uchida et al.;H.Uchida et al.;P.Holmstrom et al.;内田裕行他
通讯作者：
内田裕行他

Electroabsorption modulator based on intersubband transitions in (Al)(Ga)N step quantum wells considering intermixing

考虑混合的(Al)(Ga)N阶梯量子阱中基于子带间跃迁的电吸收调制器

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
8th International Conference on Intersubband Transitions in Quantum Wells
影响因子：
0
作者：
矢部光範;藤田右馬;山浦司;梅村茂;廣野滋;S.Matsui et al.;H.Uchida et al.;H.Uchida et al.;P.Holmstrom et al.
通讯作者：
P.Holmstrom et al.