IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/05

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    秩父重英　Shigefusa CHICHIBU
    教授　Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    計測研究部門・量子光エレクトロニクス研究分野
    Division of Measurements, Quantum Optoelectronics Laboratory

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    光半導体物性・デバイス
    量子ナノ構造形成
    時間・空間分解 発光スペクトロスコピー
    Optical properties of condensed matter, Optical devices
    Quantum nanostructures
    Temporally / Spatially resolved emission / carrier dynamics
研究テーマ
Research Subject
ワイドバンドギャップ半導体量子構造創成と時間・空間分解スペクトロスコピー
Development of ultra wide bandgap semiconductor materials and devices

研究の背景 Background

光子系（電磁波）と電子系（励起子）の機能を融合する新奇デバイス等を提案し、半導体デバイスの省エネルギー性能を飛躍的に向上させ、CO2排出量削減によりSDGsに貢献する。特に、禁制帯幅波長が200nm台の深紫外線発光機器を小型固体デバイス化することにより、殺菌や水の浄化、固体励起等の分野で人間生活に貢献できる。このため、バンドギャップの広い半導体のナノ超薄膜を基本とするデバイス構造のエピタキシャル形成を行い、それらの発光性能を正しく評価する必要がある。

Research objectives are to design and create quantum nanostructures desirable for environment-friendly functional optoelectronic devices, especially workable in deep ultraviolet wavelengths, based on wide bandgap semiconductors. Ultrafast recombination dynamics of excited particles in these structures are studied by time-resolved spectroscopy, and local luminescence properties are proved by spatially-resolved luminescence techniques. We eventually contribute to SDGs for our lives.

研究の目標 Outcome

BN，AlN，GaN，InN等のⅢ族窒化物半導体やNiO，MgZnOなどの酸化物半導体の超薄膜積層構造を有機金属気相エピタキシー法、ヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシー法等によって形成し、フェムト秒レーザによる超短パルス光励起やフェムト秒レーザ励起集束電子線励起による時間・空間同時分解分光法などを通じて微細領域における励起子の物性（発光ダイナミクス等）を明らかにし、新たな光・電子デバイスを提案します。

We are growing quantum structures based on wide bandgap (B, Al, In, Ga)N, NiO, and (Mg, Zn)O semiconductors by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) and unique helicon-wave-excited-plasma sputtering epitaxy (HWPSE) methods. Ultrafast recombination dynamics are studied by deep ultraviolet temporally resolved photoluminescence, spatially resolved cathodoluminescence, and spatio-time-resolved cathodoluminescence system equipped with a home-made focused pulsed electron gun.

研究図Research Figure

Fig.1. Environment-friendly wide bandgap nitride and oxide semiconductors.

Fig.2. Concept of Spatio-time-resolved cathodoluminescence (STRCL) system equipped with a femtosecond pulsed photoelectron gun

Fig.3. m-plane Al1-xInxN Vacuum Fluorescent Display (VFD) devices using AlInN atomically ordered atoms and planes.  

文献 / Publications

Appl. Phys. Lett. 119, 182106 (2021). Appl. Phys. Express 15, 055504 (2022). Jpn. J. Appl. Phys. 61, 050501 (2022).
Appl. Phys. Lett. 119, 091105 (2021). Sci. Rep. 10, 18570 (2020). Appl. Phys. Lett. 117, 071103 (2020).
J. Appl. Phys. 127, 215704 (2020). Appl. Phys. Lett. 113, 191901 (2018).