テラヘルツ量子素子研究チーム

当チームでは、高性能半導体テラヘルツ量子素子の研究開発を行っています。まず、半導体超格子構造のサブバンド間発光を利用した1-100テラヘルツ帯量 子カスケードレーザの開発を行います。そのために、いまだ明らかにされていない、半導体量子カスケード構造のテラヘルツ領域での光物性を解明し、高効率テ ラヘルツ発光・吸収を実現します。また、量子カスケード構造のサブバンド間吸収、あるいはそれによるバンド間遷移確率の変化を利用した、高感度テラヘルツ 検出器や、テラヘルツ光による赤外光変調器などの研究開発を行い、次世代の高性能テラヘルツイメージングシステムの基礎を築きます。

研究分野

物理学 / 工学 / 材料科学

研究テーマ

• 高Al組成AlGaAs系超格子を用いた高温動作THz-QCLの検討
• 窒化物半導体を用いた未開拓波長5-12　THz帯QCLの開発

主要論文

1. Lin, T.T., Ying, L., and Hirayama, H.
   Threshold current density reduction by utilizing high-Al-composition barriers in 3.7 THz GaAs/AlGaAs quantum cascade lasers
   Appl. Phys. Express, Vol. 5, 012101 (2011).
2. Terashima, W. and Hirayama, H.
   Development of terahertz quantum cascade laser based on III-nitride semiconductors
   The Review of Laser Engineering, Vol. 39, No. 10, pp. 769-774 (2011).
3. Terashima, W. and Hirayama, H.
   Molecular beam epitaxy growth of GaN/AlGaN quantum cascade structure using droplets elimination by thermal annealing technique
   Phys. Status Solidi A 208, No. 5, pp. 1187-1190 (2011).
4. Terashima, W. and Hirayama, H.
   Spontaneous emission from GaN/AlGaN terahertz quantum cascade laser grown on GaN substrate
   Phys. Status Solidi C, Vol. 8, pp. 2302-2304 (2011).
5. Mino, T., Hirayama, H., Takano, T., Tsubaki, K. and Sugiyama, M.
   Characteristics of epitaxial lateral overgrowth AlN template on (111)Si substrates for AlGaN deep-UV LEDs fabricated on different direction stripe patterns
   Phys. Status Solidi C, Vol. 9, pp. 802-805 (2012).
6. Fujikawa, S., Hirayama, H. and Maeda, N.
   High-Efficiency AlGaN Deep-UV LEDs fabricated on a- and m-axis oriented c-plane sapphire substrates
   Phys. Status Solidi C, Vol. 9, pp. 790-793 (2012).
7. Mino, T., Hirayama, H., Takano, T., Tsubaki, K. and Sugiyama, M.
   Realization of 256-278 nm AlGaN-based Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes on Si Substrates Using Epitaxial Lateral Overgrowth AlN Templates
   Applied Physics Express 4, 092104 (2011).
8. Fujikawa, S. and Hirayama, H.
   284-300 nm quaternary InAlGaN-based deep-ultraviolet light-emitting diodes on Si(111) substrates
   Applied Physics Express 4, 061002 (2011).
9. Terashima, W. and Hirayama, H.
   The Utility of Droplet Elimination by Thermal Annealing Technique for Fabrication of GaN/AlGaN Terahertz Quantum Cascade Structure by Radio Frequency Molecular Beam Epitaxy
   Appl. Phys. Express, Vol. 3, No. 12, 125501-1-3 (2010).
10. Ying, L., Horiuchi, N. and Hirayama, H.
    Ag-metal bonding condition for low-loss double-metal waveguide of terahertz quantum cascade laser
    Jap. J. Appl. Phys., Vol. 47, No. 10, 7926-7928 (2008).