Development of semiconductor intra-center photonics

半导体中心内光子学的发展

基本信息

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

项目摘要

【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。

[问题1]通过光激发下的光子场控制开发Eu发光功能：<问题1-1>通过优化Eu掺杂GaN微盘光学谐振器的制造工艺，实现了世界最高的测量Q值9,680。我们观察到由于 Eu 发射的珀塞尔效应，寿命显着缩短（30 us）。 <问题1-2> 在Eu掺杂GaN二维光子晶体光学谐振器中，与线缺陷（LN）型相比，六方缺陷（HN）型谐振器Q值是由于非-气孔形状均匀，不易受到影响。我们制作了 H3 型并观察了腔模与 Eu 发射之间的耦合。 <问题1-3> 在Eu掺杂的GaN中，我们观察到与光学增益的波长相关性一致的Eu发射增强，并证明了放大自发发射的发生。 [问题2]通过电流激发下的光子场控制开发Eu发光功能：<问题2-1>使用n型GaN作为生长衬底的Al0.18In0.82N /GaN DBR的垂直腔型Eu掺杂我们制作了GaN微光腔LED并实现75倍Eu发射增强。 <问题2-2> 对于具有交联结构的正上方电极型Eu掺杂GaN微盘谐振器LED，我们对电极形状和引线宽度对回音壁模式的影响进行了模拟，并确定了最优值。 [问题3]面向全彩的部署和集成：<问题3-1>在以Tm、Mg共掺杂AlxGa1-xN作为发光层的LED中通过Tm离子获得清晰的蓝光发射我第一次成功。 <问题3-2> 通过使用Al x Ga 1-x N作为Tb掺杂基质，在光激发下观察到由Tb离子引起的清晰的发光，包括绿光发射。我们制作了原型 LED，并在世界上首次成功观测到电流注入下的 Tb 发射。

项目成果

期刊论文数量（0）

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专利数量（0）

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
通讯作者：
M. Ogawa;J. Tatebayashi;N. Fujioka;R. Higashi;M. Fujita;S. Noda;D. Timmerman;S. Ichikawa;Y. Fujiwara

窒化物半導体成長におけるステップバンチング機構の制御と応用

氮化物半导体生长中阶梯聚束机制的控制及应用

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
市川修平;船戸充;川上養一;藤原康文
通讯作者：
藤原康文

希土類添加窒化物半導体素子とその製造方法、半導体ＬＥＤ、半導体レーザー

稀土掺杂氮化物半导体器件及其制造方法、半导体LED、半导体激光器

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
藤原康文
通讯作者：
藤原康文

DOI：
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DOI：
发表时间：
2023
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发表时间：
2019
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影响因子：
0
作者：
山内あさひ;小松天太;池田和久;上杉謙二郎;正直花奈子;三宅秀人;彦坂年輝;布上真也;森川隆哉;藤原康文;上向井正裕;谷川智之;片山竜二;M. Uemukai，S. Yamaguchi，A. Yamauchi，D. Tazuke，A. Higuchi，R. Tanabe，T. Tanikawa，T. Hikosaka，S. Nunoue，Y. Hayashi，H. Miyake，Y. Fujiwara and R. Katayama;Y. Morioka，M. Uemukai，T. Tanikawa，K. Uesugi，K. Shojiki，H. Miyake2，T. Morikawa，Y. Fujiwara and R. Katayama;T. Komatsu，R. Noro，M. Uemukai，T. Tanikawa and R. Katayama;D. Tazuke，A. Higuchi，T. Hikosaka，T. Oka，S. Nunoue，M. Uemukai，T .Tanikawa and R. Katayama;A. Higuchi，D. Tazuke，T. Hikosaka， T. Oka，S. Nunoue，M. Uemukai，T. Tanikawa and R. Katayama;T. Nagata，S. Umeda，T. Hikosaka，S. Nunoue，T. Morikawa，Y. Fujiwara，M. Uemukai，T. Tanikawa and R. Katayama;S. Umeda，T. Nagata，T. Hikosaka，S. Nuoue，T. Morikawa，Y. Fujiwara，M. Uemukai，T. Tanikawa and R. Katayama;Y. Morioka，M. Uemukai，K. Uesugi，K. Shojiki，H. Miyake，T. Morikawa，Y. Fujiwara，T. Tanikawa and R. Katayama;A. Yamauchi，T. Komatsu，K. Ikeda，K. Uesugi，K. Shojiki，H. Miyake，T. Hikosaka，S. Nunoue，T. Morikawa，Y. Fujiwara，M. Uemukai，T. Tanikawa and R. Katayama;Ryo Tanabe，Naoki Yokoyama，Masahiro Uemukai，Tomoyuki Tanikawa and Ryuji Katayama;Takumi Nagata，Masahiro Uemukai，Toshiki Hikosaka，Shinya Nunoue，Takaya Morikawa，Yasufumi Fujiwara，Tomoyuki Tanikawa and Ryuji Katayama
通讯作者：
Takumi Nagata，Masahiro Uemukai，Toshiki Hikosaka，Shinya Nunoue，Takaya Morikawa，Yasufumi Fujiwara，Tomoyuki Tanikawa and Ryuji Katayama