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

探索创新光通信的新型稀氮化物和双酰胺量子光源

基本信息

批准号：
21KK0068
负责人：
石川史太郎
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Hokkaido University (2022)Ehime University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-10-07 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

在这项研究中，我们的目标是开发可用作通信波段光源的新型稀氮/稀铋量子纳米结构，并探索尚未探索的生长条件和结构。 2022年，为了寻找更高通信频段的高质量光源，我们尝试制造高质量的GaInNAs混晶纳米线晶体，作为薄膜中的通信光源被寄予厚望。尽管目前已经成功合成了GaInNAs纳米线，但其结构和光学性能并不理想，且其质量一直难以提高。这次，我们通过使用经过处理的基材进行选择性生长，探索了更广泛的生长条件。结果，我们发现在较宽的生长压力和Ga照射量范围内进行良好的晶体生长，其为不使用选择性生长的情况的三倍以上。在优化条件下，获得了结构和光学性能均较高的GaInNAs晶体，并获得了核-多壳堆叠结构的GaAs/GaInNAs多量子阱结构。林雪平大学附属研究人员证实了样品良好的光学特性。此外，该小组还发现了独特的光学特性，可以利用之前提供的 GaN 纳米线实现特征光子上转换。此外，在低温生长的GaAsBi薄膜中，我和我的合作者发现了一种以前未报道的固相生长现象，并致力于阐明生长机制的细节。综上所述，取得了有助于加强国际合作的成果。

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Molecular Beam Epitaxial Growth of GaAs/GaNAsBi/GaAs Core-Multishell Nanowires

GaAs/GaNAsBi/GaAs核-多壳纳米线的分子束外延生长

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuto Torigoe;Kohei Yoshikawa;Masahiro Okujima;Syota Mori;Mitsuki Yukimune;Robert D. Richards;Fumitaro Ishikawa
通讯作者：
Fumitaro Ishikawa

Estimation of optimal conditions for semiconductor nanowires by MBE growth using machine learning

使用机器学习通过 MBE 生长估计半导体纳米线的最佳条件

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Hara;Y. Maeda;A. Kusaba;Y. Kangawa;F. Ishikawa;T. Okuyama
通讯作者：
T. Okuyama

MBE研究で続けてきたこと

MBE 研究的进展

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroki Matsumoto;Shinya Ota;Tomohiro Koyama;Daichi Chiba;石部貴史;小松原祐樹;石川史太郎
通讯作者：
石川史太郎

Molecular beam epitaxial growth of GaAs/GaNAsBi core?multishell nanowires

GaAs/GaNAsBi核的分子束外延生长？多壳纳米线

DOI：
10.35848/1882-0786/ac32a7
发表时间：
2021
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
Okujima Masahiro;Yoshikawa Kohei;Mori Shota;Yukimune Mitsuki;Richards Robert D.;Zhang Bin;Chen Weimin M.;Buyanova Irina A.;Ishikawa Fumitaro
通讯作者：
Ishikawa Fumitaro

Structural evaluation of GaAs1-xBix obtained by solid-phase epitaxial growth of amorphous GaAs1-xBix thin films deposited on (001) GaAs substrates

通过固相外延生长沉积在 (001) GaAs 衬底上的非晶 GaAs1-xBix 薄膜获得的 GaAs1-xBix 的结构评估

DOI：
10.1016/j.jcrysgro.2022.126945
发表时间：
2023
期刊：
Journal of Crystal Growth
影响因子：
1.8
作者：
Osamu Ueda;Noriaki Ikenaga;Yukihiro Horita;Yuto Takagaki;Fumitaka Nishiyama;Mitsuki Yukimune;Fumitaro Ishikawa;Yoriko Tominaga
通讯作者：
Yoriko Tominaga