52 0 0 0 OA 量子ドットの研究:開始から30年を経て
- 著者
- 荒川 泰彦
- 出版者
- 公益社団法人 応用物理学会
- 雑誌
- 応用物理 (ISSN:03698009)
- 巻号頁・発行日
- vol.83, no.7, pp.522-525, 2014-07-10 (Released:2019-09-27)
- 参考文献数
- 12
1 0 0 0 OA 低次元量子構造作製技術とデバイス応用の現状と展望 —量子ドットを中心にして—
- 著者
- 荒川 泰彦 塚本 史郎
- 出版者
- 公益社団法人 応用物理学会
- 雑誌
- 応用物理 (ISSN:03698009)
- 巻号頁・発行日
- vol.74, no.3, pp.293-306, 2005-03-10 (Released:2019-09-27)
- 参考文献数
- 122
- 被引用文献数
- 3
1982年に提案された量子ドットは,自己形成量子ドットを中心とする半導体ナノ技術により,レーザーや単電子素子など現実に動作するナノ素子の基本構造として発展してきている.本総合報告では,量子ドットを中心とした低次元半導体構造について,フォトニック素子への展開を念頭に置きながら,結晶成長・プロセス技術,光・電子物性,素子応用について論じる.まず,半導体ナノ構造の歴史的発展を振り返った後,自己形成量子ドットの展開について議論する.さらに,自己形成手法以外のナノ結晶成長・プロセス技術について概観した後,量子ドットの光・電子物性物理の進展状況を論じる.そして,さらに,量子ドットレーザーを中心にして,ナノフォトニック素子についてその展開を紹介するとともに,量子暗号通信に不可欠な単一光子発生素子について量子ドット応用の立場から述べる.
1 0 0 0 OA 転写プリント法を用いた量子/古典光源のハイブリッド光集積
- 著者
- 太田 泰友 岩本 敏 荒川 泰彦
- 出版者
- The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
- 雑誌
- 電子情報通信学会論文誌 C (ISSN:13452827)
- 巻号頁・発行日
- vol.J104-C, no.12, pp.326-334, 2021-12-01
ハイブリッド光集積は光回路の性能や機能の大幅な向上を目指す上で重要な技術である.一方,シリコンフォトニクスなどの高度に完成された光集積技術においてハイブリッド集積のために新たなプロセス技術を導入することは,プロセス開発及びコストの観点から非常に難しい.とりわけ,量子光回路のような多種多様な材料を混載集積することが必要となる系においては,その難しさは格段に増す.そこで,進展を続ける既存の光集積回路技術をそのまま活用しつつ,多種多様な光素子を光回路上へ自在にハイブリッド集積することが可能な集積技術の開発が望まれる.そのような技術の一つとして粘弾性材料を用いたピックアンドプレース動作に基づく転写プリント法が注目されている.本論文では,転写プリント法を用いた光源集積について我々の研究成果を中心に報告する.
1 0 0 0 OA 高効率・高出力化に向けた量子ドットレーザーの進展
- 著者
- 荒川 泰彦 岩本 敏 西前 順一 菅原 充
- 出版者
- 一般社団法人 レーザー学会
- 雑誌
- レーザー研究 (ISSN:03870200)
- 巻号頁・発行日
- vol.47, no.4, pp.210, 2019 (Released:2021-08-13)
- 参考文献数
- 20
We overview progress in quantum dot (QD) lasers, emphasizing the advantage of the QD lasers for application to laser processing technology. Recent advances in our development of the QD lasers toward high quantum efficiency and high out power at the NEDO project are also discussed.
1 0 0 0 量子ドット太陽電池研究の展開
- 著者
- 荒川 泰彦 野澤 朋宏 田辺 克明
- 出版者
- 公益社団法人 応用物理学会
- 雑誌
- 応用物理 (ISSN:03698009)
- 巻号頁・発行日
- vol.81, no.7, pp.585-588, 2012-07-10 (Released:2019-09-27)
- 参考文献数
- 17
- 被引用文献数
- 1
量子ドットは,単接合型半導体太陽電池に対して新たな設計自由度を与え,高効率化をもたらす可能性を有している.本稿では,多中間バンドの導入により,理論変換効率が80%近くまで達しえることを示すとともに,開放電圧の劣化のない量子ドット太陽電池やフレキシブル量子ドット太陽電池の実現などについて論じる.さらに,太陽電池の超高効率がもたらすコスト競争からの脱却に向けたパラダイムシフトや,今後取り組むべき課題についても言及する.
1 0 0 0 量子ドット光デバイスと国家プロジェクト
- 著者
- 荒川 泰彦
- 出版者
- 公益社団法人 応用物理学会
- 雑誌
- 應用物理 (ISSN:03698009)
- 巻号頁・発行日
- vol.78, no.8, pp.742-750, 2009-08-10
- 参考文献数
- 15
<p>1982年に筆者らが提案した量子ドットおよびそのレーザー応用に関する研究開発は,2002年から2007年まで推進された文部科学省世界最先端I T国家実現重点研究開発プロジェクト「光・電子デバイス技術の開発」,および経済産業省高度情報基盤プログラム「フォトニックネットワークデバイス技術開発プロジェクト」において強力に推進され,市場化の可能性が明確化された.さらに,2006年から始まった科学技術振興調整費先端融合領域イノベーション創出拠点プログラム「ナノ量子情報エレクトロニクス連携研究拠点」プロジェクトにおいては,量子ドットレーザーの研究開発が加速化されるとともに,量子情報デバイス,フレキシブルエレクトロニクス,エネルギー変換デバイスなどの研究開発が行われている.2006年には,上記プロジェクトの研究開発に基づき,株式会社QDレーザーが設立され,量子ドットはイノベーション創出に向けて本格的に貢献する体制が整った.本稿では,量子ドット光デバイスについて産学連携を基軸にして強力に研究開発を推し進めた国家プロジェクトの発足の経緯を中心に論じる.</p>
1 0 0 0 量子ドットレーザの展望
- 著者
- 荒川 泰彦
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会誌 (ISSN:09135693)
- 巻号頁・発行日
- vol.85, no.11, pp.826-833, 2002-11-01
- 参考文献数
- 22
- 被引用文献数
- 3
最近のナノテクノロジーの進展により,我々は10〜20nmのオーダの量子ドット構造を手中に収めつつある.特に,フォトニックデバイスについては,量子ドットレーザや量子細線レーザに対して大きな期待が寄せられている.それは,ナノ構造の活用が,電子の低次元化に伴うレーザ特性の向上のみならず,多様な材料系におけるひずみ効果等を通じた発振波長選択の自由度の拡大や,非発光転移の影響を避けて量子効率の増大を可能にするなど,多岐にわたっているからである.本稿では,量子ドットレーザを中心にしてナノ構造フォトニクス素子の展開及び期待される性能,最近の研究動向について展望する.
1 0 0 0 量子ドットレーザの発展 : 提案から市場化までの30年
- 著者
- 荒川 泰彦
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会技術研究報告. OPE, 光エレクトロニクス (ISSN:09135685)
- 巻号頁・発行日
- vol.112, no.98, pp.47-52, 2012-06-15
- 参考文献数
- 42
1982年に提案された量子ドットレーザは,結晶成長技術とデバイス物理に立脚しこれまで発展してきており,2011年度には55万台の1.3μm通信用レーザが市場に出荷された.本講演では,量子ドットレーザの30年間の歴史的発展について概観するともに,将来の展望を論じる.
1 0 0 0 OA 有機金属気相選択成長による量子細線の作製とその光物性
- 著者
- 荒川 泰彦
- 出版者
- 公益社団法人 応用物理学会
- 雑誌
- 応用物理 (ISSN:03698009)
- 巻号頁・発行日
- vol.61, no.8, pp.800-804, 1992-08-10 (Released:2009-02-05)
- 参考文献数
- 12
半導体微細加工技術の進歩に伴い,最近量子細線,量子箱構造が広く注目を集めている.展望では,有機金属気相選択成長法(MocVD選択成長法)によるGaAs量子細線の作製技術について,著者らの最近の研究成果を中心に議論する.われわれが作製したGaAs量子細線は,SiO2パターン上の選択成長により形成され,一辺20nm以下の三角形状の断面を有している.キャリアの二次元的量子閉じ込め効果は,フォトルミネッセンスや磁気フォトルミネッセンスなどの測定によりその存在が確認された.また,キャリア寿命や時間分解スペクトルなどの観測も行い,キャリアの低次元性に起因すると思われる結果を得た.ざらに岡様な手法を用いてGaAs量子ドット構造の作製も試みている.
1 0 0 0 OA 電流注入型量子もつれダイオードの研究
本研究では、まず、研究蓄積の深いInAs自己量子ドットを用いて、コンパクトな実装に不可欠であるだけでなく、光の回折限界を超えた集積化、量子もつれを用いる集積化に重要な電流注入型サイドゲート素子の開発を行った。素子の作製プロセスおよびゲート制御に必要なフリップチップ型の実装及び測定手法の確立に成功した。達成したエネルギー変化量0.3meVは、これまでに量子もつれ状態作製に用いられている光励起型と同等であり、コンパクトな実装に適した電流注入型において集積化への道筋が開けたと考えている。さらに、集積化への次ステップとして、高密度集積化可能なナノコラムからの単一光子発生を実証し、その有望性を示した。
本年度は、窒化ガリウム半導体(GaN)量子ドットの形成技術の確立に関しては,GaN量子ドットデバイス用ウェハの作製をおこなった。単一ドットを用いた量子情報デバイスに最適な低密度量子ドット、高品質半導体膜形成の成長条件を見出した。これと並行して,新しい半導体材料である有機半導体に関する研究にも取り組んだ。有機半導体に関する研究としてはフレキシブル基板上のNチャネルおよびPチャネル有機トランジスタの低電圧化に取り組んだ。また,その応用として,フレキシブル基板上にNチャネルおよびPチャネルの有機トランジスタを形成しCMOS回路を構成し,CMOS回路の動作に成功した。駆動電圧は2-7Vと有機トランジスタとして極めて低い電圧である。さらに,フレキシブル基板上のCMOS回路の高性能化を図るため低温製膜可能な無機酸化物半導体の開発にも取り組んだ。結果として,低温製膜においても移動度17cm2/Vsという値が得られ,有機半導体と比較すると極めて高い移動度が達成できた。また,低電圧駆動の有機トランジスタに用いた技術による酸化物トランジスタについても数Vでの動作を可能にした。上で述べたように,有機トランジスタおよび無機酸化物トランジスタは低温で製膜可能なため,フレキシブルデバイスへの応用が可能であり,本研究で得られた結果は,有機のPチャネルトランジスタと無機酸化物のNチャネルトランジスタを組み合わせた,フレキシブル基板上の高性能CMOS回路の実現を期待させる結果である。
1 0 0 0 半導体ナノ構造の物理的基礎とその応用
本特定領域研究プロジェクトは、日英の優れた材料開発、特徴ある測定手段、理論グループの支援を総合的に融合して、ナノ構造デバイスに関する物理的基礎研究の飛躍的進展を図り、これを背景に次世代の光・電子デバイスの可能性を提示することを目的として、1999年から5年計画で日英の相互交流、共同研究を主眼として遂行された。わが国と英国のこの分野における第一線の研究者が重要な知見を挙げ、プロジェクトとしての成果を十分達成した。本年度は、5年間の研究の総括を行うために、ナノ物理およびナノエレクトロニクスに関する日英国際シンポジウムをわが国で開催することを活動の主眼とした。総括班メンバーは、領域代表者および計画研究代表者からなる。なお、三浦、濱口は、プロジェクト実施期間中にそれぞれ東京大学と大阪大学を定年になったため、荒川および冷水に交代している。具体的には、これまでの研究活動の総括として、ナノ物理・ナノエレクトロニクスに関する日英国際シンポジウムを、【日英ナノテクノロジーシンポジウム-物理から情報素子およびバイオまで-】として、平成17年3月16日(水)に東京虎ノ門パストラルで開催した。この会議では、英国のこの分野における主要メンバーを招聘するとともに、わが国の第一線の研究者である特定領域メンバーが中心となりプログラムを構成した。講演者は、L.Eaves教授(University of Nottingham)、安藤恒也教授(東京工業大学)、D.A.Williams博士(Hitachi Cambridge Laboratory)、M.Skolnick教授(University of Sheffield)、荒川泰彦教授(東京大学)、J.M.Chamberlain教授(University of Durham)、原田慶恵室長(東京都臨床医学総合研究所)であった。また若手研究者によるポスター発表も行われた。有意義な情報交換を行うとともに、日英研究協力の将来の発展に向けて討論が行われた。
- 著者
- 打木 久雄 荒川 泰彦 榊 裕之 小林 孝嘉
- 出版者
- 一般社団法人日本物理学会
- 雑誌
- 秋の分科会講演予稿集
- 巻号頁・発行日
- vol.1985, no.2, 1985-09-13