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研究概要

電波の透過性と、光の高分解能の両方の性質を有するテラヘルツ光は、各種透視・非破壊検査用の光源として幅広い応用分野での利用が期待されています。我々は、大変コンパクトで携帯可能、高出力なテラヘルツ光源として期待されている、テラヘルツ量子カスケードレーザー(THz-QCL)の開発を行っています。新規量子サブバンド構造や窒化物半導体などの導入により、これまで不可能であった室温発振や動作周波数領域の拡大を行うことにより、社会への実装を目指したTHｚ－QCLの開発を行っています。次世代のコンパクト・テラヘルツイメージング素子を開発することにより、近未来の豊かな社会の実現を目指しています。

研究分野

光デバイス工学、量子エレクトロニクス、半導体物性

キーワード

テラヘルツ、量子カスケードレーザ、サブバンド間遷移、窒化物半導体レーザー，分子線エピタキシー

研究テーマ

1. 室温動作THz-QCLの実現へ向けた量子構造設計
2. ワットクラス高出力THz-QCLの技術開拓
3. 窒化物、及び、酸化物半導体を用いた未開拓波長QCLの開発
4. 面発光THz-QCLの開発
5. 非破壊検査のためのモバイルTHz-QCL光源の開発

主要論文

1. Wang, L., Lin, T. T., Wang, K., and Hirayama, H.: “Clean three-level direct-phonon injection terahertz quantum cascade laser” , Applied Physics Letters, Vol. 122, pp. 221103 (2023).
2. Lin, T. T., Wang, L., Wang, K., Grange, T., Birner, S., Miyoshi, T., and Hirayama, H.:” Increasing the output power of a heavily doped terahertz quantum cascade laser by avoiding the subband misalignment” , Journal of Applied Physics, Vol. 132, pp. 173101-1-10 (2022).
3. Lin, T. T., Wang, L., Wang, K., Grange, T., Birner, S., and Hirayama, H.:” Over one watt output power terahertz quantum cascade lasers by using high doping concentration and variable barrier-well height” , physica status solidi RRL, Vol. 16, pp. 2200033 (2022).
4. Wang, L., Lin, T. T., Wang, K., and Hirayama, H.: “Non-relevant quantum levels effecting on the current in 2‑well terahertz quantum cascade lasers” , Scientific Reports, Vol. 12, 17378 (2022).
5. Wang, L., Lin, T. T., Wang, K., and Hirayama, H.: “Limitation of parasitic absorption in designs of three-state terahertz quantum cascade lasers with direct-phonon injection” , Applied Physics Express, Vol. 15, pp. 052002 (2022).

主要メンバー