Review
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【特集】ナノ材料の光科学最前線
Frontiers of Nanomaterials Photonics
-------------------------------------------------------------------------
特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
金光義彦(京都大学 化学研究所 教授)
-------------------------------------------------------------------------
高密度量子ドットの光物性
Optical Characteristics in High Density Quantum Dots
-------------------------------------------------------------------------
小島磨(神戸大学 大学院 工学研究科 電気電子工学専攻 助教)
半導体量子ドットは,半導体レーザーなどさまざまな光デバイスへの応用が期待されて
いる。光デバイスへの応用において,量子ドットの高密度化と光学特性の制御が重要な要
素となる。本稿では,ひずみ補償法を用いた量子ドットの高密度化の手法について紹介し,
種々の測定により得られた光学特性について述べる。
【目次】
1. 量子ドット
2. 多層積層量子ドットにおける発光特性制御
3. 多層積層QD におけるバンド内緩和プロセス
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
半導体カーボンナノチューブの励起子光物性
Excitonic Optical Properties of Semiconducting Carbon Nanotubes
-------------------------------------------------------------------------
松永隆佑(京都大学 化学研究所 金光研究室 博士後期課程学生;(独)日本学術振興会 特別研究員)
新しいフォトニクス・エレクトロニクス材料として期待されている半導体単層カーボン
ナノチューブの光学的性質について,最近の研究動向と我々の研究成果についてまとめる。
カーボンナノチューブにおけるdark 励起子の観測方法とエネルギー構造について述べる
ほか,ホールドーピングによるトリオンの形成について議論する。
【目次】
1. はじめに
2. 励起子状態
2.1 磁場中で光る偶パリティdark 励起子
2.2 フォノンを介して光るKK’ 励起子とK’K 励起子
2.3 欠陥によって光るtriplet 励起子
3. トリオン
4. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
フォトニック結晶ナノ共振器のQ値増大と波長制御
Increasing the Q Factor and Controlling the Resonant Wavelength of Photonic Crystal Nanocavities
-------------------------------------------------------------------------
高橋和(大阪府立大学 21世紀科学研究機構 ナノ科学・材料研究センター 特別講師;(独)科学技術振興機構 さきがけ研究者)
2 次元フォトニック結晶光ナノ共振器は,高Q 値と微小体積を半導体内部で同時に実現
できるという稀有な特徴をもつため,次世代光技術の進展においてきわめて重要な役割を
果たすと期待されている。現在世界中でナノ共振器を用いた基礎・応用研究が進められて
いるが,本稿では,ナノ共振器の基本パラメータであるQ 値と共振波長制御の現状につ
いて説明する。
【目次】
1. はじめに
2. 高Q値光ナノ共振器
3. へテロ構造ナノ共振器のQ値と共振波長ばらつき
4. 高Q 値ナノ共振器の共振波長拡大
5. ナノ共振器アレイの100GHz間隔波長多重動作
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
コロイドナノ粒子
Colloidal Nanocrystals
-------------------------------------------------------------------------
石墨 淳(奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 助教)
サイズ,形状,表面状態などに敏感な物性や機能性をもつ半導体コロイドナノ粒子は,
不純物ドープのための母体材料として優れた特性を有する。空間的に閉じ込めを受けた電
子や励起子が不純物と相互作用するとき,バルク結晶へのドーピングや不純物をドープし
ていないコロイドナノ粒子では得られない多彩な機能性が発現することが期待される。半
導体コロイドナノ粒子への不純物ドープの新しい手法の開発と,単一ナノ粒子分光などで
得られた光学特性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. コロイドナノ粒子の作製と不純物ドーピング
3. 粒子サイズと発光特性
4. 単一ナノ粒子分光
4.1 単一ナノ粒子発光スペクトル
4.1 発光明滅現象
5. 環境に適応したドープ型コロイドナノ粒子
6. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
窒化物半導体ナノコラムの光学特性
Optical Properties of Nitride‒based Semiconductor Nanocolumns
-------------------------------------------------------------------------
江馬一弘(上智大学 理工学部 教授)
岸野克巳(上智大学 理工学部 教授)
窒化物半導体ナノコラムとは,GaN,InN,InGaNを材料とした,直径が数百nmで,
高さが1µm程度の柱状の結晶である。本稿では,この特徴的な形状に起因する光学現象と,
ナノコラムを集団で配列したときの集団配列効果について,GaNナノコラムを中心に解
説する。具体的には,GaNナノコラムの発光収率の増大とランダムに配列したときのラ
ンダムレージングについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
1.1 ナノコラムとは
1.2 窒化物半導体ナノコラムの特徴
1.3 ナノコラム研究の現状と本稿の内容
2. ナノコラム形状による効果
2.1 GaNナノコラムの発光特性
2.2 そのほかの形状による効果
3. ナノコラムの集団配列効果
3.1 ランダム配列GaNナノコラムによるランダムレージングの観測
3.2 そのほかの集団配列効果
4. まとめと展望
-------------------------------------------------------------------------
深紫外窒化物混晶半導体の励起子系光物性
Excitonic Optical Properties of Deep‒ultraviolet Nitride‒based Alloy Semiconductors
-------------------------------------------------------------------------
山田陽一(山口大学 大学院 理工学研究科 物質工学系学域 教授)
紫外から深紫外波長領域に基礎吸収端を有し,半導体材料のなかでも最も大きな励起子効
果を期待することのできるAlxGa1‒xN 混晶半導体を対象とした励起子系光物性に関して,最
近の我々の実験的研究を中心に紹介する。特に,AlxGa1‒xN 混晶半導体に特徴的な現象として,
アロイブロードニング効果と価電子帯構造に着目する。また,混晶局在系における励起子多
体効果の一つとして,局在励起子分子結合エネルギーの混晶組成比依存性について考察する。
【目次】
1. はじめに
2. アロイブロードニングと励起子局在
3. 価電子帯構造と偏光選択則
4. 混晶局在系における励起子多体効果
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナノワイヤーにおける多体効果
Many‒body Eff ects in Nanowires
-------------------------------------------------------------------------
望月敏光(東京大学 物性研究所 先端分光部門 秋山研究室 助教)
ZnO ナノワイヤーやカーボンナノチューブといった量子細線で期待されている優れた
デバイス特性は,自由粒子近似の範囲内で予想されたものであり,レーザー素子などとし
ての特性を考える際は多体効果を考慮しなければならない。GaAs/AlGaAs T 型量子細線
を舞台に行われてきた多体効果を考慮した光学特性の研究を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. GaAs/AlGaAs T 型量子細線の研究背景
3. 量子細線の理論研究
4. T 型量子細線の高品質化
5. 高品質T 型量子細線の発光・吸収スペクトルで新たに見えた多体効果
6. 新しい実験結果と理論計算結果の比較
-------------------------------------------------------------------------
グラフェン
Graphene
-------------------------------------------------------------------------
影島博之(日本電信電話㈱ 物性科学基礎研究所)
日比野浩樹(日本電信電話㈱ 物性科学基礎研究所)
田邉真一(日本電信電話㈱ 物性科学基礎研究所)
グラフェンは炭素原子が並んだわずか原子1 層の薄さのシートである。その作製がさま
ざまな方法で可能となってきたことから,構造的特殊性由来の多様で特異な物性・機能が
明らかになりつつある。
【目次】
1. はじめに
2. グラフェンの原子構造と電子状態の特徴
3. グラフェンの主な物性機能とその用途
4. グラフェンの作製
5. SiC 上エピタキシャルグラフェン
6. グラフェンの機能探索
6.1 磁気電気効果
6.2 熱電効果
7. 今後の展望
-------------------------------------------------------------------------
Material Report R&D
-------------------------------------------------------------------------
フレキシブルアパタイトシートの歯科応用
Dental Application of Flexible Apatite Sheet
-------------------------------------------------------------------------
本津茂樹(近畿大学 生物理工学部 医用工学科 教授)
楠正暢(近畿大学 生物理工学部 医用工学科 准教授)
西川博昭(近畿大学 生物理工学部 医用工学科 准教授)
吉川一志(大阪歯科大学 歯科保存学講座 准教授)
ハイドロキシアパタイト(HAp)は歯や骨の主成分であり,生体適合性に優れているた
め,人工骨や人工歯根をはじめとするインプラント素材として,広く医療分野に用いられ
ている。しかし,HAp はセラミックスであるため柔軟性に乏しく,硬くて脆いという欠
点をもっており,これがHAp の医療分野での応用の限界を決めていた。我々はHAp のみ
からなる柔軟な極薄HAp シートを開発することに成功し,このフレキシブルHAp シート
の歯科分野への応用を開始したので紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. HApシートの作製
3. HApシートの歯科分野への応用の可能性
4. エナメル質および象牙質へのHApシートの貼付実験
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
SERIES 先進国型情報化社会に貢献するヒューマンシグナルインターフェース
安心,安全,健康生活のためのセンサ開発(2)
-------------------------------------------------------------------------
バラの香りを語るコンピュータの開発
Development of Reporting Computer for Rose Smell
-------------------------------------------------------------------------
三田地成幸(東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 大学院バイオ・情報メディア研究科 教授)
三田地研では安心,安全,健康生活のための各種センサの開発(ヒューマンシグナルイ
ンターフェースの研究開発)を行っている。今回は,生活に潤いを与えたり,人に温もり
やより人間臭い情報を伝えることを目標とした,香りを語るコンピュータの開発を紹介す
る。
【目次】
1. はじめに
2. 「香りを語るコンピュータ」の原理
3. 「香りを語るコンピュータ」の性能評価
4. 「香りを語るコンピュータ」の改良
4.1 バラの香りの判別精度向上の検討
4.2 2ch直接出力型半導体センサの試作とバラの香りの測定
5. 安心,安全のためのニオイセンサの開発
6. まとめ
-------------------------------------------------------------------------
海外‘Niche’ビジネスレポート
-------------------------------------------------------------------------
アパレル産業の最新動向
The Latest Situation of Apparel Industry(China, India, Bangladesh)
-------------------------------------------------------------------------
Global IBIS 編集部
【目次】
1. 国際アパレル展示会
2. アパレル供給国としての中国
3. アパレル供給国としてのインド
4. 今後のアパレル供給国展望
-------------------------------------------------------------------------
機能材料マーケットデータ
-------------------------------------------------------------------------
窒化物半導体の市場動向
Market Trend of Nitride Semiconductors
-------------------------------------------------------------------------
【目次】
1. 概要
2. 市場規模
2.1 GaN単結晶の市場
2.2 GaNパワー半導体の市場
3. 用途
4. 企業動向
(1) 住友電気工業
(2) 住友金属鉱山
(3) DOWAエレクトロニクス
(4) 古河機械金属
(5) ルネサスエレクトロニクス
(6) 富士通セミコンダクター
(7) パナソニック
Frontiers of Nanomaterials Photonics
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特集にあたって
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
金光義彦(京都大学 化学研究所 教授)
-------------------------------------------------------------------------
高密度量子ドットの光物性
Optical Characteristics in High Density Quantum Dots
-------------------------------------------------------------------------
小島磨(神戸大学 大学院 工学研究科 電気電子工学専攻 助教)
半導体量子ドットは,半導体レーザーなどさまざまな光デバイスへの応用が期待されて
いる。光デバイスへの応用において,量子ドットの高密度化と光学特性の制御が重要な要
素となる。本稿では,ひずみ補償法を用いた量子ドットの高密度化の手法について紹介し,
種々の測定により得られた光学特性について述べる。
【目次】
1. 量子ドット
2. 多層積層量子ドットにおける発光特性制御
3. 多層積層QD におけるバンド内緩和プロセス
4. まとめ
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半導体カーボンナノチューブの励起子光物性
Excitonic Optical Properties of Semiconducting Carbon Nanotubes
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松永隆佑(京都大学 化学研究所 金光研究室 博士後期課程学生;(独)日本学術振興会 特別研究員)
新しいフォトニクス・エレクトロニクス材料として期待されている半導体単層カーボン
ナノチューブの光学的性質について,最近の研究動向と我々の研究成果についてまとめる。
カーボンナノチューブにおけるdark 励起子の観測方法とエネルギー構造について述べる
ほか,ホールドーピングによるトリオンの形成について議論する。
【目次】
1. はじめに
2. 励起子状態
2.1 磁場中で光る偶パリティdark 励起子
2.2 フォノンを介して光るKK’ 励起子とK’K 励起子
2.3 欠陥によって光るtriplet 励起子
3. トリオン
4. まとめ
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フォトニック結晶ナノ共振器のQ値増大と波長制御
Increasing the Q Factor and Controlling the Resonant Wavelength of Photonic Crystal Nanocavities
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高橋和(大阪府立大学 21世紀科学研究機構 ナノ科学・材料研究センター 特別講師;(独)科学技術振興機構 さきがけ研究者)
2 次元フォトニック結晶光ナノ共振器は,高Q 値と微小体積を半導体内部で同時に実現
できるという稀有な特徴をもつため,次世代光技術の進展においてきわめて重要な役割を
果たすと期待されている。現在世界中でナノ共振器を用いた基礎・応用研究が進められて
いるが,本稿では,ナノ共振器の基本パラメータであるQ 値と共振波長制御の現状につ
いて説明する。
【目次】
1. はじめに
2. 高Q値光ナノ共振器
3. へテロ構造ナノ共振器のQ値と共振波長ばらつき
4. 高Q 値ナノ共振器の共振波長拡大
5. ナノ共振器アレイの100GHz間隔波長多重動作
6. おわりに
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コロイドナノ粒子
Colloidal Nanocrystals
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石墨 淳(奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 助教)
サイズ,形状,表面状態などに敏感な物性や機能性をもつ半導体コロイドナノ粒子は,
不純物ドープのための母体材料として優れた特性を有する。空間的に閉じ込めを受けた電
子や励起子が不純物と相互作用するとき,バルク結晶へのドーピングや不純物をドープし
ていないコロイドナノ粒子では得られない多彩な機能性が発現することが期待される。半
導体コロイドナノ粒子への不純物ドープの新しい手法の開発と,単一ナノ粒子分光などで
得られた光学特性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. コロイドナノ粒子の作製と不純物ドーピング
3. 粒子サイズと発光特性
4. 単一ナノ粒子分光
4.1 単一ナノ粒子発光スペクトル
4.1 発光明滅現象
5. 環境に適応したドープ型コロイドナノ粒子
6. おわりに
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窒化物半導体ナノコラムの光学特性
Optical Properties of Nitride‒based Semiconductor Nanocolumns
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江馬一弘(上智大学 理工学部 教授)
岸野克巳(上智大学 理工学部 教授)
窒化物半導体ナノコラムとは,GaN,InN,InGaNを材料とした,直径が数百nmで,
高さが1µm程度の柱状の結晶である。本稿では,この特徴的な形状に起因する光学現象と,
ナノコラムを集団で配列したときの集団配列効果について,GaNナノコラムを中心に解
説する。具体的には,GaNナノコラムの発光収率の増大とランダムに配列したときのラ
ンダムレージングについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
1.1 ナノコラムとは
1.2 窒化物半導体ナノコラムの特徴
1.3 ナノコラム研究の現状と本稿の内容
2. ナノコラム形状による効果
2.1 GaNナノコラムの発光特性
2.2 そのほかの形状による効果
3. ナノコラムの集団配列効果
3.1 ランダム配列GaNナノコラムによるランダムレージングの観測
3.2 そのほかの集団配列効果
4. まとめと展望
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深紫外窒化物混晶半導体の励起子系光物性
Excitonic Optical Properties of Deep‒ultraviolet Nitride‒based Alloy Semiconductors
-------------------------------------------------------------------------
山田陽一(山口大学 大学院 理工学研究科 物質工学系学域 教授)
紫外から深紫外波長領域に基礎吸収端を有し,半導体材料のなかでも最も大きな励起子効
果を期待することのできるAlxGa1‒xN 混晶半導体を対象とした励起子系光物性に関して,最
近の我々の実験的研究を中心に紹介する。特に,AlxGa1‒xN 混晶半導体に特徴的な現象として,
アロイブロードニング効果と価電子帯構造に着目する。また,混晶局在系における励起子多
体効果の一つとして,局在励起子分子結合エネルギーの混晶組成比依存性について考察する。
【目次】
1. はじめに
2. アロイブロードニングと励起子局在
3. 価電子帯構造と偏光選択則
4. 混晶局在系における励起子多体効果
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナノワイヤーにおける多体効果
Many‒body Eff ects in Nanowires
-------------------------------------------------------------------------
望月敏光(東京大学 物性研究所 先端分光部門 秋山研究室 助教)
ZnO ナノワイヤーやカーボンナノチューブといった量子細線で期待されている優れた
デバイス特性は,自由粒子近似の範囲内で予想されたものであり,レーザー素子などとし
ての特性を考える際は多体効果を考慮しなければならない。GaAs/AlGaAs T 型量子細線
を舞台に行われてきた多体効果を考慮した光学特性の研究を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. GaAs/AlGaAs T 型量子細線の研究背景
3. 量子細線の理論研究
4. T 型量子細線の高品質化
5. 高品質T 型量子細線の発光・吸収スペクトルで新たに見えた多体効果
6. 新しい実験結果と理論計算結果の比較
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グラフェン
Graphene
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影島博之(日本電信電話㈱ 物性科学基礎研究所)
日比野浩樹(日本電信電話㈱ 物性科学基礎研究所)
田邉真一(日本電信電話㈱ 物性科学基礎研究所)
グラフェンは炭素原子が並んだわずか原子1 層の薄さのシートである。その作製がさま
ざまな方法で可能となってきたことから,構造的特殊性由来の多様で特異な物性・機能が
明らかになりつつある。
【目次】
1. はじめに
2. グラフェンの原子構造と電子状態の特徴
3. グラフェンの主な物性機能とその用途
4. グラフェンの作製
5. SiC 上エピタキシャルグラフェン
6. グラフェンの機能探索
6.1 磁気電気効果
6.2 熱電効果
7. 今後の展望
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Material Report R&D
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フレキシブルアパタイトシートの歯科応用
Dental Application of Flexible Apatite Sheet
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本津茂樹(近畿大学 生物理工学部 医用工学科 教授)
楠正暢(近畿大学 生物理工学部 医用工学科 准教授)
西川博昭(近畿大学 生物理工学部 医用工学科 准教授)
吉川一志(大阪歯科大学 歯科保存学講座 准教授)
ハイドロキシアパタイト(HAp)は歯や骨の主成分であり,生体適合性に優れているた
め,人工骨や人工歯根をはじめとするインプラント素材として,広く医療分野に用いられ
ている。しかし,HAp はセラミックスであるため柔軟性に乏しく,硬くて脆いという欠
点をもっており,これがHAp の医療分野での応用の限界を決めていた。我々はHAp のみ
からなる柔軟な極薄HAp シートを開発することに成功し,このフレキシブルHAp シート
の歯科分野への応用を開始したので紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. HApシートの作製
3. HApシートの歯科分野への応用の可能性
4. エナメル質および象牙質へのHApシートの貼付実験
5. おわりに
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SERIES 先進国型情報化社会に貢献するヒューマンシグナルインターフェース
安心,安全,健康生活のためのセンサ開発(2)
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バラの香りを語るコンピュータの開発
Development of Reporting Computer for Rose Smell
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三田地成幸(東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 大学院バイオ・情報メディア研究科 教授)
三田地研では安心,安全,健康生活のための各種センサの開発(ヒューマンシグナルイ
ンターフェースの研究開発)を行っている。今回は,生活に潤いを与えたり,人に温もり
やより人間臭い情報を伝えることを目標とした,香りを語るコンピュータの開発を紹介す
る。
【目次】
1. はじめに
2. 「香りを語るコンピュータ」の原理
3. 「香りを語るコンピュータ」の性能評価
4. 「香りを語るコンピュータ」の改良
4.1 バラの香りの判別精度向上の検討
4.2 2ch直接出力型半導体センサの試作とバラの香りの測定
5. 安心,安全のためのニオイセンサの開発
6. まとめ
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海外‘Niche’ビジネスレポート
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アパレル産業の最新動向
The Latest Situation of Apparel Industry(China, India, Bangladesh)
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Global IBIS 編集部
【目次】
1. 国際アパレル展示会
2. アパレル供給国としての中国
3. アパレル供給国としてのインド
4. 今後のアパレル供給国展望
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機能材料マーケットデータ
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窒化物半導体の市場動向
Market Trend of Nitride Semiconductors
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【目次】
1. 概要
2. 市場規模
2.1 GaN単結晶の市場
2.2 GaNパワー半導体の市場
3. 用途
4. 企業動向
(1) 住友電気工業
(2) 住友金属鉱山
(3) DOWAエレクトロニクス
(4) 古河機械金属
(5) ルネサスエレクトロニクス
(6) 富士通セミコンダクター
(7) パナソニック
