Far-UV C AlGaN-based electron beam pumped laser

远紫外 C AlGaN 电子束泵浦激光器

• 批准号: 22H00304
• 负责人: 岩谷 素顕
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: Meijo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00304/
• 关键词: AlGaN; AlN; レーザー; 電子線励起; 光励起; 窒化アルミニウム; 基板剥離; ミラー; 高品質結晶; 窒化アルミニウムガリウム混晶; レーザ; 光励起レーザ

本研究課題では、電子線励起による人体に影響がなく且つ殺菌能力の高い深紫外領域のレーザーをAlGaN系材料で実現することを目標としている。その実現には、大きな光学利得を得ることが可能な高品質な結晶と低い光学ロスの実現が不可欠である。初年度である令和4年度はAlGaN結晶の高品質化、基板を剥離する技術、さらには光学ロスを低減するのに必要不可欠な高反射率ミラーの開発を主に検討した。高品質AlGaNの作製に関してはAlNナノピラーを周期的に形成し、その上に結晶を作製する手法のさらなる改善に取り組んだ。結果として、転位密度が1.5×10^8cm^-2という比較的高品質な結晶を得ることに成功したが、表面平坦性が低いなどの課題が残された。令和5年度はAlN基板を導入してその有用性を検証する予定である。また、その基板剥離技術として加熱した水を用いた手法により高Al組成のAlGaNを1cm角程度というウェハーレベルの剥離が可能であることを実証した。こちらに関してはApplied Physics Expressという学術論文として報告した（Eri Matsubara et al 2022 Appl. Phys. Express 15 116502）。さらにミラー形成に関しては、誘電体多層膜を用いた高反射率ミラーの形成方法を検討した。ただ、波長280nm程度までは比較的吸収が少ない誘電体材料を形成することに成功したが、特に高屈折率材料において吸収が十分に低い材料が得られていないため、令和5年度はこの問題を解決するために共同研究先から本学にECRスパッタリング装置を譲渡してもらい、プロセス開発を進めることによって極めて吸収の少ない材料を開発することによって問題の解決を図る予定である。初年度としては、目的に向けて実験を進め問題点を抽出することができており当初の予定通りの研究の進捗であると考えられる。

该研究主题旨在实现具有使用基于Algan的材料具有高灭菌能力的深紫外线激光器，这不会影响电子束激发引起的人体。为了实现这一目标，必须实现可以获得大量光学增益和低光学损失的高质量晶体。在2022年的第一年，我们主要考虑提高α晶体的质量，剥离基板的技术以及发展高反射镜，这对于减少光损失至关重要。关于高质量的Algan的生产，我们努力进一步改善了定期形成Aln纳米柱和制造晶体的方法。结果，尽管成功获得了质量相对较高的质量晶体，而脱位密度为1.5×10^8cm^-2，但存在诸如低表面平坦度之类的问题。在2023财年，我们计划介绍ALN底物以验证其有用性。此外，已经证明，使用加热水作为基材剥离技术，可以使用一种方法将具有高Al组成的晶粒水平在约1 cm平方剥离。据报道，本文称为Applied Physics Express（Eri Matsubara et al 2022Appl。Phys。Express15 116502）。此外，关于镜子的形成，研究了一种使用介电多层膜形成高反射镜的方法。但是，尽管我们已经成功地形成了一种介电材料，其吸收相对较少，高达280 nm，因为没有足够低吸收的材料，尤其是在2023年高折射率材料中，但在2023年，为了解决此问题，我们计划通过将ECR研究伙伴转移到我们的大学中，并通过开发材料来开发，我们将开发出来，并将其开发出来。至于第一年，我们能够对我们的目标进行实验，并确定问题，人们认为研究进度是按计划的计划。

项目成果

Fabrication of vertical UV light-emitting devices by separation of sapphire substrates

分离蓝宝石衬底制造垂直紫外发光器件

• 发表时间: 2023
• 作者: Motoaki Iwaya;Toma Nishibayashi;Moe Shimokawa;Ryota Hasegawa;Eri Matsubara;Ryoya Yamada;Yoshinori Imoto;Ryosuke Kondo;Ayumu Yabutani;Sho Iwayama;Tetsuya Takeuchi;Satoshi Kamiyama;Hideto Miyake;Kohei Miyoshi;Koichi Naniwae;Akihiro Yamaguchi
• 通讯作者: Akihiro Yamaguchi

Development of AlGaN-based laser diodes in the UV-A to UV-B regions

UV-A 至 UV-B 区域的 AlGaN 基激光二极管的开发

• 发表时间: 2023
• 作者: Motoaki Iwaya;Sho Iwayama;Tetsuya Takeuchi;Satoshi Kamiyama;Hideto Miyake
• 通讯作者: Hideto Miyake

High-quality n-type conductive Si-doped AlInN/GaN DBRs with hydrogen cleaning

采用氢清洗的高质量 n 型导电硅掺杂 AlInN/GaN DBR

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac9bc9
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Kana Shibata;Tsuyoshi Nagasawa;Kenta Kobayashi;Ruka Watanabe;Takayuki Tanaka;Tetsuya Takeuchi;Satoshi Kamiyama;Motoaki Iwaya;and Toshihiro Kamei
• 通讯作者: and Toshihiro Kamei

A method for exfoliating AlGaN films from sapphire substrates using heated and pressurized water

一种使用加热加压水从蓝宝石衬底上剥离 AlGaN 薄膜的方法

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac97dc
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Matsubara Eri;Hasegawa Ryota;Nishibayashi Toma;Yabutani Ayumu;Yamada Ryoya;Imoto Yoshinori;Kondo Ryosuke;Iwayama Sho;Takeuchi Tetsuya;Kamiyama Satoshi;Shojiki Kanako;Kumagai Shinya;Miyake Hideto;Iwaya Motoaki
• 通讯作者: Iwaya Motoaki

AlGaN-Based UV-B Laser Diodes Fabricated on Lattice-Relaxed AlGaN Formed on Sapphire Substrates

在蓝宝石衬底上形成的晶格弛豫 AlGaN 上制造的基于 AlGaN 的 UV-B 激光二极管

• 发表时间: 2022
• 作者: Motoaki Iwaya;Sho Iwayama;Tetsuya Takeuchi ;Satoshi Kamiyama;Hideto Miyake
• 通讯作者: Hideto Miyake