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詳細
村山　明宏(ムラヤマ　アキヒロ)
情報科学研究院　情報エレクトロニクス部門　集積システム分野
教授
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Last Updated :2023/12/05

基本情報

所属

  • 情報科学研究院　情報エレクトロニクス部門　集積システム分野

職名

  • 教授

学位

  • 博士（工学）（1995年03月 東北大学）
  • 工学修士（1985年03月 東北大学）

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J-Global ID

研究キーワード

  • 光機能ナノ材料   スピン機能光デバイス   量子ドット光デバイス   ピコ秒時間分解発光分光   半導体ナノ構造   超高速スピンダイナミクス   半導体量子ドット   

研究分野

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電気電子材料工学 / 半導体量子ドット、光デバイス、スピン機能光デバイス
  • ナノテク・材料 / 光工学、光量子科学 / 時間分解発光分光、スピンダイナミクス
  • ナノテク・材料 / ナノ構造物理 / 半導体量子ドット、光デバイス、スピン機能光デバイス
  • ナノテク・材料 / 結晶工学 / 半導体量子ドット

担当教育組織

職歴

  • 2008年10月 - 現在 北海道大学 大学院情報科学研究院 教授
  • 2017年 - 2020年 北海道大学 研究戦略室 総長補佐
  • 2016年 - 2018年 北海道大学 大学院情報科学研究科 研究担当副研究科長
  • 2001年02月 - 2008年09月 東北大学 多元物質科学研究所 准教授
  • 2007年 - 2008年 東京工業大学 東京工業大学応用セラミックス研究所 非常勤講師
  • 2003年 - 2005年 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 フォーカス21プロジェクト 高機能ナノガラスプロジェクトリーダー
  • 2001年 - 2005年 独立行政法人 産業技術総合研究所 客員研究員
  • 1985年04月 - 2001年01月 旭硝子株式会社 研究開発部
  • 1996年 - 1999年 アリゾナ大学 客員研究員

学歴

  • 1994年04月 - 1995年03月   東北大学   大学院工学研究科   応用物理学専攻
  • 1983年04月 - 1985年03月   東北大学   大学院工学研究科   応用物理学専攻
  • 1979年04月 - 1983年03月   東北大学   工学部   応用物理学科

所属学協会

  • 応用物理学会   

研究活動情報

論文

書籍

  • 量子ドット（エレクトロニクスの最前線）
    村山明宏 (担当:分担執筆範囲:自己組織化量子ドットにおける高効率スピン注入とその制御技術)
    株式会社エヌ・ティー・エス 2011年03月
  • 機能性ガラス・ナノガラスの最新技術
    村山明宏, 岡泰夫 (担当:分担執筆範囲:磁性半導体ナノガラスの作製)
    ㈱エヌ・ティー・エス 2006年07月
  • A. Murayama, Y. Oka (担当:分担執筆範囲:Optical Properties and Spin Dynamics of Diluted Magnetic Semiconductor Nanostructures)
    John Wiley 2006年 (ISBN: 0470021926) xiv, 434 p.

講演・口頭発表等

  • Bias voltage and temperature dependence of electron-spin polarization in InAs quantum dots tunnel-coupled with a GaNAs quantum well  [通常講演]
    S. Park, H. Kise, S. Hiura, J. Takayama, K. Sueoka, A. Murayama
    2022 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2022) 2022年09月 口頭発表（一般）
  • Room-temperature operation characteristics of a spin-polarized light-emitting diode using InAs quantum dots tunnel-coupled with GaNAs  [通常講演]
    K. Etou, S. Hiura, J. Takayama, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    2022 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2022) 2022年09月 口頭発表（一般）
  • Structural and optical properties of InAs quantum dots capped with GaAs grown at different rates  [通常講演]
    S. Izumi, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22) 2022年09月 ポスター発表
  • Thickness effects of dilute GaAs nitride quantum wells on optical spin properties of tunnel-coupled InAs quantum dots  [通常講演]
    S. Sato, M. Hosoe, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22) 2022年09月 口頭発表（一般）
  • Temperature effects on performances of a spin-polarized light emitting diode using p-doped InGaAs quantum dots  [通常講演]
    K. Etou, S. Hiura, J. Takayama, S. Park, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    2021 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2021) 2021年 口頭発表（一般）
  • Optical spin properties of InAs quantum dots tunnel-coupled with dilute nitride GaNAs  [通常講演]
    S. Sato, Y. Nakamura, S. Park, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    2021 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2021) 2021年 口頭発表（一般）
  • Electric-field control of electron-spin polarization degree at room temperature in opto-spintronic device using InGaAs quantum dots  [通常講演]
    S. Park, S. Hiura, H. Chen, J. Takayama, K. Sueoka, A. Murayama
    2021 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2021) 2021年 口頭発表（一般）
  • K. Etou, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    2020 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2020) 2020年09月 口頭発表（一般）
  • S. Sato, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    2020 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2020) 2020年09月 口頭発表（一般）
  • S. Park, H. Chen, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    2020 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2020) 2020年09月 口頭発表（一般）
  • S. Hatakeyama, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    2020 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2020) 2020年09月 口頭発表（一般）
  • Quantum spin transport to self-assembled InGaAs quantum dots through AlGaAs/GaAs superlattice  [通常講演]
    S. Hiura, J. Takayama, T. Kiba, A. Murayama
    Materials Research Meeting (MRM2019) 2019年12月 ポスター発表
  • Size-modulation-induced spin amplification in quantum nanocolumns  [通常講演]
    S. Hiura, S. Saito, J. Takayama, T. Kiba, A. Murayama
    7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019) 2019年09月 口頭発表（一般）
  • Temperature dependence of modal gain at excited states in high-density InGaAs quantum dots by variable stripe length method  [通常講演]
    A. Ohtake, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019) 2019年09月 ポスター発表
  • Temperature-persistent spin relaxation in InGaAs/GaAs dots-in-well structure  [通常講演]
    M. Takishita, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019) 2019年09月 ポスター発表
  • Electric-field-effect optical spin-injection device using p-doped InGaAs quantum dots  [通常講演]
    S. Park, H. Chen, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019) 2019年09月 ポスター発表
  • Temperature-dependent spin dynamics in InGaAs quantum dots embedded with GaAs capping layer grown at low temperature  [通常講演]
    Y. Nakamura, S. Hiura, S. Sato, J. Takayama, A. Murayama
    7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019) 2019年09月 ポスター発表
  • P-doping effects on temperature-dependent spin dynamics in InGaAs quantum dots  [通常講演]
    S. Sato, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano2019) 2019年09月 ポスター発表
  • Lateral electronic coupling among self-assembled semiconductor quantum dots promoted by adjoining tunnel-coupled quantum-well potentials  [通常講演]
    J. Takayama, S. Hiura, K. Takeishi, T. Kiba, A. Murayama
    Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019) 2019年05月 口頭発表（一般）
  • Effects of growth temperature of a capping layer on excited spin properties of In0.5Ga0.5As quantum dots  [通常講演]
    Y. Nakamura, S. Hiura, S. Sato, J. Takayama, A. Murayama
    Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019) 2019年05月 ポスター発表
  • Effects of p-doping on excited spin states and the dynamics in InGaAs quantum dots  [通常講演]
    S. Sato, M. Murakami, Y. Nakamura, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019) 2019年05月 ポスター発表
  • Electric-field control of optical-spin injection from an InGaAs quantum well to p-doped quantum dots  [通常講演]
    S. Park, H. Chen, J. Takayama, S. Hiura, A. Murayama
    Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019) 2019年05月 ポスター発表
  • Spin-conserved electron transport to InGaAs quantum dots through GaAs/AlGaAs superlattice  [通常講演]
    S. Hiura, J. Takayama, T. Kiba, A. Murayama
    Compound Semiconductor Week 2019 (CSW2019) 2019年05月 口頭発表（一般）
  • Temperature Dependence of Interdot Spin Dynamics in Laterally Coupled InGaAs Quantum Dots  [通常講演]
    S. Sato, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018) 2018年11月 ポスター発表
  • Electric-Field Optical Device Controlling Electron-Spin Polarity of InGaAs Quantum Dots  [通常講演]
    H. Chen, J. Takayama, S. Hiura, K. Sueoka, A. Murayama
    31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018) 2018年11月 ポスター発表
  • Temperature-Persistent High Spin Polarization and Its Dynamics in InGaAs Quantum Dots Embedded in a GaAs Quantum Well  [通常講演]
    M. Takishita, S. Hiura, J. Takayama, A. Murayama
    31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018) 2018年11月 ポスター発表
  • Modal Gain at Excited States in High-Density InGaAs Quantum Dots Investigated by Variable Stripe Length Method  [通常講演]
    A. Ohtake, S. Hiura, A. Washida, J. Takayama, A. Murayama
    31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018) 2018年11月 ポスター発表
  • Optical Study on Thermal Activation Processes of Carrier Dynamics in In0.3Ga0.7N Nanodisks  [通常講演]
    Y. Chen, T. Kiba, J. Takayama, A.Higo, T. Tanikawa, S. Samukawa, A. Murayama
    31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018) 2018年11月 ポスター発表
  • Excited Spin Engineering of In0.5Ga0.5As Quantum Dots by an Adjacent Two-Dimensional In0.1Ga0.9As Quantum Well Potential  [通常講演]
    S. Hiura, K. Takeishi, J. Takayama, T. Kiba, A. Murayama
    31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2018) 2018年11月 口頭発表（一般）
  • Effects of electrical field on circularly polarized photoluminescence in InGaAs-based coupled nanostructures of quantum dots and a well  [通常講演]
    H. Chen, J. Takayama, S. Hiura, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018) 2018年07月 ポスター発表
  • High-temperature carrier dynamics responsible for a non-radiative process in InGaN nanodisks fabricated by top-down nanotechnology  [通常講演]
    Y. Chen, T. Kiba, J. Takayama, A. Higo, T. Tanikawa, S. Samukawa, A. Murayama
    The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018) 2018年07月 ポスター発表
  • Temperature-dependent spin dynamics in InGaAs/GaAs dots-in-well structure  [通常講演]
    M. Takishita, K. Takeishi, S. Hiura, J. Takayama, A. Washida, A. Ohtake, S. Saito, A. Murayama
    The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018) 2018年07月 ポスター発表
  • Influence of vertical interdot coupling on energy-dependent modal gain of InGaAs quantum dots  [通常講演]
    A. Ohtake, A. Washida, S. Hiura, J. Takayama, M. Takishita, S. Saito, A. Murayama
    The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018) 2018年07月 ポスター発表
  • Persistent high spin polarization induced by interdot spin transfer among coupled excited states of InGaAs quantum dots  [通常講演]
    S. Hiura, K. Takeishi, A. Washida, J. Takayama, A. Ohtake, M. Takishita, S. Saito, A. Murayama
    The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2018) 2018年07月 口頭発表（一般）
  • Spin transfer dynamics in III-V compound semiconductor quantum dots integrated with layered quantum structures  [招待講演]
    Akihiro Murayama
    The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2017) 2017年11月 口頭発表（招待・特別）
  • Emission Enhancement and its dynamics of Alq3 with Surface Plasmon Resonance of Ag Nanoparticles  [通常講演]
    K. Masui, T. Kiba, A. Sato, K. Yanome, M. Kawamura, Y. Abe, K. H. Kim, H. D. Kim, J. Takayama, A. Murayama
    International Thin Films Conference 2017年10月 ポスター発表
  • Time-resolved Photoluminescence Study of Alq3 Thin Film with Plasmonic Ag Nanotriangle Array Fabricated by Nanosphere Lithography  [通常講演]
    K. Yanome, T. Kiba, K. Masui, M. Kawamura, Y. Abe, K. H. Kim, M. Takase, J. Takayama, A. Murayama
    International Thin Films Conference 2017年10月 ポスター発表
  • Optically coupled excitons in a single coupled-quantum-dot structure via dipole-dipole interaction  [通常講演]
    H. D. Kim, A. Murayama, K. Kyhm, R. A. Taylor, J. S. Kim
    20th International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON20) 2017年06月 ポスター発表
  • Fabrication of GaAs quantum nanodisk by bio-template, neutral beam etching, and asymmetric AlGaAs barrier regrowth and its optical response  [通常講演]
    A. Higo, Y. Chen, T. Kiba, C. Thomas, J. Takayama, A. Imoto, S. Miyazaki, T. Kamikawa, M. Tanaka, I. Yamashita, Y. Wang, H. Sodabanlu, M. Sugiyama, Y. Nakano, A. Murayama, S. Samukawa
    SPIE Photonics WEST 2017 2017年02月 口頭発表（一般）
  • Spin-Functional Photoelectric Conversion Utilizing III-V Compound Semiconductor Quantum Dots  [招待講演]
    Akihiro Murayama
    6th Annual World Congress of Nano Science & Technology (Nano-S&T 2016) 2016年10月 口頭発表（招待・特別）
  • Pump-probe study of temperature-dependent spin relaxation in GaAs quantum disks fabricated by fully top-down lithography using Bio-templates  [通常講演]
    T. Kiba, T. Tanaka, A. Higo, C. Thomas, Y. Tamura, S. Samukawa, A. Murayama
    16th IEEE International Conference on Nanotechnology 2016年08月 ポスター発表
  • Electric-field control of spin states in InGaAs-based coupled nanostructures of quantum dots and well  [通常講演]
    Y. Akei, J. Takayama, K. Takeishi, K. Itabashi, M. Urabe, A. Murayama
    16th IEEE International Conference on Nanotechnology 2016年08月 ポスター発表
  • Ultrahigh-density self-assembled quantum dots of InGaAs and suppression of optical state-filling effect  [通常講演]
    M. Urabe, K. Takeishi, J. Takayama, K. Itabashi, S.L. Chen, A. Murayama
    16th IEEE International Conference on Nanotechnology 2016年08月 ポスター発表
  • Transient photoluminescence in InGaN nano-disks fabricated by nano-scale neutral-beam etching utilizing bio-nano templates  [通常講演]
    Y. Chen, S.L. Chen, T. Kiba, C.Y. Lee, C. Thomas, Y.C. Lai, A. Higo, S. Samukawa, A. Murayama
    16th IEEE International Conference on Nanotechnology 2016年08月 ポスター発表
  • Growth optimization of spin-transport barriers used for spin-polarized light-emitting diodes based on InGaAs quantum dots  [通常講演]
    K. Itabashi, K. Takeishi, M. Urabe, J. Takayama, S.L. Chen, A. Murayama
    16th IEEE International Conference on Nanotechnology 2016年08月 ポスター発表
  • Transient photoluminescence study on spin dynamics in InGaAs-based coupled nanostructures of quantum dots with quantum wells  [通常講演]
    K. Takeishi, S.L. Chen, J. Takayama, K. Itabashi, M. Urabe, A. Murayama
    16th IEEE International Conference on Nanotechnology 2016年08月 ポスター発表
  • InGaN Quantum Nanodisks fabrication by Bio-Template and Neutral Beam etching  [通常講演]
    Y.C. Lai, A. Higo, C. Thomas, C.Y. Lee, T. Tanikawa, K. Shojiki, S. Kuboya, R. Katayama, T. Kiba, I. Yamashita, A. Murayama, P. Yu, Seiji Samukawa
    American Vacuum Society – AVS 62nd International Symposium and Exhibition 2015年10月 ポスター発表
  • Room temperature operation of GaAs/AlGaAs quantum nanodisks light emitting diodes fabricated by fusion of bio-template and neutral beam etching  [通常講演]
    Y.C. Lai, A. Higo, C. Thomas, T. Kiba, J. Takayama, M. Sugiyama, Y. Nakano, P. Yu, A. Murayama, S. Samukawa
    47th International Conference on Solid State Devices and Materials 2015年09月 ポスター発表
  • Phonon-assisted efficient spin injection in InGaAs quantum well-quantum dot tunnel-coupled structures  [通常講演]
    S.L. Chen, T. Kiba, J. Takayama, A. Murayama
    47th International Conference on Solid State Devices and Materials 2015年09月 口頭発表（一般）
  • Effect of remote doping on photoluminescence and carrier spin dynamics in InGaAs quantum dots  [通常講演]
    D. Yamazaki, S.L. Chen, J. Takayama, A. Murayama
    47th International Conference on Solid State Devices and Materials 2015年09月 ポスター発表
  • High-density self-assembled quantum dots of InGaAs for ultrafast and efficient spin injection  [通常講演]
    J. Takayama, T. Kiba, T. Yamamura, D. Yamazaki, S.L. Chen, A. Murayama
    47th International Conference on Solid State Devices and Materials 2015年09月 口頭発表（一般）
  • Temperature dependences of spin-injection dynamics and spin-polarized electroluminescence in InGaAs quantum dots  [通常講演]
    Y. Nomura, Y. Akei, J. Takayama, T. Kiba, A. Subagyo, T. Yamamura, D. Yamazaki, K. Sueoka, A. Murayama
    47th International Conference on Solid State Devices and Materials 2015年09月 ポスター発表
  • Fabrication of InGaN/GaN nanodisk structure by using bio-template and neutral beam etching process  [通常講演]
    Y.C. Lai, A. Higo, C.Y. Lee, C. Thomas, T. Tanikawa, K. Shojiki, S. Kuboya, R. Katayama, T. Kiba, P. Yu, I. Yamashita, A. Murayama, S. Samukawa
    15th International IEEE Conference on Nanotechnology 2015年07月 口頭発表（一般）
  • Optical study of temperature-dependent spin injection and relaxation dynamics in InGaAs quantum well-quantum dot tunnel-coupled structure  [通常講演]
    S.L. Chen, T. Kiba, X.J. Yang, J. Takayama, A. Murayama
    17th International Conference on Modulated Semiconductor Structures 2015年07月 ポスター発表
  • Top-down InGaAs/GaAs nanopillars fabrication using a bio-nano process and a neutral beam etching process  [通常講演]
    C. Thomas, K. Yoshikawa, C.Y. Lee, Y. Tamura, A. Higo, T. Kiba, A. Murayama, I. Yamashita, S. Samukawa
    American Vacuum Society – AVS 61st. International Symposium and Exhibition 2014年11月 ポスター発表
  • Crystal growth of III-V compound semiconductor nanostructures and transient spin-related optical phenomena  [招待講演]
    Akihiro Murayama
    Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG2014) 2014年11月 口頭発表（招待・特別）
  • Suppression of exciton-spin relaxation induced by artificial lateral quantum confinement in GaAs  [通常講演]
    T. Kiba, T. Tanaka, Y. Tamura, C. Thomas, T. Kaizu, Y. Okada, S. Samukawa, A. Murayama
    18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2014年09月 口頭発表（一般）
  • Optimization of growth conditions of self-assembled InGaAs quantum dots suitable for spin injection  [通常講演]
    J. Takayama, T. Yamamura, X. Yang, T. Kiba, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2014年09月 ポスター発表
  • Effects of spin density on the spin-tunneling dynamics from a quantum well into self-assembled quantum dots of InGaAs  [通常講演]
    T. Yamamura, T. Kiba, X. Yang, J. Takayama, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2014年09月 ポスター発表
  • Electrical spin injection from Fe electrodes into InGaAs-based quantum structures  [通常講演]
    Y. Nomura, J. Takayama, T. Kiba, Y. Sasaki, T. Yamamura, X. Yang, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2014年09月 ポスター発表
  • Quantum GaAs nanodisk light emitting diode fabricated by ultimate top-down neutral beam etching  [通常講演]
    Y. Tamura, C. Thomas, T. Kiba, Y. Wang, H. Sodabanlu, J. Takayama, M. Sugiyama, Y. Nakano, I. Yamashita, A. Murayama, S. Samukawa
    24th International Semiconductor Laser Conference 2014年09月 ポスター発表
  • Electron g-factor and spin-relaxation in GaAs quantum disks fabricated by fully top-down lithography  [通常講演]
    T. Tanaka, T. Kiba, Y. Tamura, A. Higo, S. Samukawa, A. Murayama
    18th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2014年09月 ポスター発表
  • Narrow line-width photoluminescence spectrum of GaAs nanodisks fabricated using bio-template ultimate top-down processes  [通常講演]
    Y. Tamura, A. Higo, T. Kiba, C. Thomas, Y. Wang, H. Sodabanlu, I. Yamashita, M. Sugiyama, Y. Nakano, A. Murayama, S. Samukawa
    14th IEEE International Conference on Nanotechnology 2014年08月 ポスター発表
  • Fabrication of InGaAs quantum nanodisk array by using bio-template and top-down etching processes  [通常講演]
    K. Yoshikawa, A. Higo, C.Y. Lee, Y. Tamura, C. Thomas, T. Kiba, S. Ishii, H. Sodabanlu, Y. Wang, M. Sugiyama, Y. Nakano, I. Yamashita, A. Murayama, S. Samukawa
    14th IEEE International Conference on Nanotechnology 2014年08月 ポスター発表
  • Fabrication of InGaAs quantum nanodisk by using Bio-template and neutral beam etching processes  [通常講演]
    K. Yoshikawa, A. Higo, C.Y. Lee, Y. Tamura, C. Thomas, T. Kiba, S. Ishii, H. Sodabanlu, Y. Wang, M. Sugiyama, Y. Nakano, I. Yamashita, A. Murayama, S. Samukawa
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Optical characteristics of GaAs quantum nanodisks by the combination of bio-template ultimate top-down process  [通常講演]
    A. Higo, T. Kiba, Y. Tamura, S. Ishii, C. Thomas, T. Ozaki, A. Murayama, S. Samukawa
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 口頭発表（一般）
  • GaAs/AlGaAs quantum nanodisks by using neutral beam etching and their optical response  [通常講演]
    Y. Tamura, A. Higo, T. Kiba, C. Thomas, T. Okada, W. Yunpeng, H. Sodabanlu, M. Sugiyama, Y. Nakano, A. Murayama, S. Samukawa
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • New origins of lasing in ZnO; temperature dependence of modal gain contour map  [通常講演]
    C. Cho, A. Murayama, K. Kyhm
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 口頭発表（一般）
  • Quantum energy levels simulation for InGaAs/GaAs quantum nanodisks fabricated by ultimate top-down process  [通常講演]
    S. Ishii, A. Higo, K. Yoshikawa, Y. Tamura, T. Kiba, A. Murayama, Y. Li, S. Samukawa
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Electrical spin injection in light-emitting diodes with InGaAs-based quantum structures  [通常講演]
    Y. Nomura, T. Kiba, J. Takayama, Y. Sasaki, T. Yamamura, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Effects of electric field on carrier and spin dynamics in InGaAs-based coupled quantum structures  [通常講演]
    J. Takayama, T. Kiba, T. Yamamura, Y. Nomura, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Ultrafast spin tunneling from a 2-dimesional electron system into self-assembled quantum dots of InGaAs  [通常講演]
    T. Yamamura, T. Kiba, X.J. Yang, J. Takayama, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Longitudinal and transvers electron-spin relaxation times in GaAs nanodisks fabricated by bio-nano templates and damage-free neutral-beam etching  [通常講演]
    T. Tanaka, T. Kiba, Y. Tamura, C. Thomas, A. Higo, S. Samukawa, A. Murayama
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Ultrafast carrier capture in high optical quality GaAs nanodisks fabricated by bio-nano templates and damage-free neutral-beam etching  [通常講演]
    T. Kiba, A. Higo, Y. Tamura, C. Thomas, S. Samukawa, A. Murayama
    6th IEEE International Nanoelectronics Conference 2014年07月 ポスター発表
  • Dynamics of photo-excited carriers and spin-related phenomena in III-V semiconductor nanostructures  [招待講演]
    Akihiro Murayama
    IEEE 6th International Nanoelectronics Conference 2014年07月 口頭発表（招待・特別）
  • GaAs/AlGaAs stacked layers etched by neutral beam for the fabrication of quantum dot structures  [通常講演]
    Y. Tamura, C. Thomas, A. Higo, T. Kiba, A. Murayama, S. Samukawa
    3rd International Symposium on Next-Generation Electronics 2014年05月 口頭発表（一般）
  • Full 3D quantum energy level simulation for GaAs/AlGaAs quantum nanodisks fabricated by ultimate top-down pocess  [通常講演]
    S. Ishii, A. Higo, Y. Tamura, T. Kiba, A. Murayama, Y. Li, S. Samukawa
    3rd International Symposium on Next-Generation Electronics 2014年05月 口頭発表（一般）
  • Optically probed electron-spin relaxation in GaAs nanostructures  [通常講演]
    T. Tanaka, T. Kiba, A. Murayama
    Seoul National University and Hokkaido University 2013 International Workshop on New Frontiers in Convergence Science and Technology 2013年12月 ポスター発表
  • Dynamics pf photo-excited carriers in III-V semiconductor nanostructures  [通常講演]
    Akihiro Murayama
    Seoul National University and Hokkaido University 2013 International Workshop on New Frontiers in Convergence Science and Technology 2013年12月 口頭発表（一般）
  • The fabrication of GaAs quantum nanodisks combination of bio-template, neutral beam etching and MOVPE regrowth  [通常講演]
    A. Higo, Y.e Tamura, T. Kiba, C. Thomas, W. Yunpeng, M. Sugiyama, Y. Nakano, A. Murayama, S. Samukawa
    IEEE Nanotechnology Materials and Device Conference 2013年10月 口頭発表（一般）
  • Dynamics of photo-excited carriers and the spin states in III-V semiconductor nanostructures; application to quantum-dot lasing  [招待講演]
    Akihiro Murayama
    3rd Annual World Congress of Nano Science and Technology 2013年09月 口頭発表（招待・特別）
  • High density and high aspect ratio GaAs/AlGaAs nanopillar array fabricated by fusion of bio-template and neutral beam etching  [通常講演]
    Y. Tamura, A. Higo, T. Kiba, W. Yunpeng, C. Thomas, T. Okada, W. Hu, A. Murayama, M. Sugiyama, Y. Nakano, S. Samukawa
    2013 Internatinal Conference on Solid State Devices and Materials 2013年09月 ポスター発表
  • Electron-spin dynamics in GaAs quantum wells coupled with II-VI diluted magnetic semiconductors  [通常講演]
    Akihiro Murayama
    NSF Workshop on US-Japan Frontiers in Novel Photonic-Magnetic Devices 2013年09月 口頭発表（一般）
  • Dynamics of exciton-spin relaxation in GaAs nanodisks fabricated by fully-top-down and damage-free lithography  [通常講演]
    T. Kiba, K. Suzaki, Y. Tamura, M. Igarashi, C. Thomas, W. Hu, T. Kaizu, Y. Okada, S. Samukawa, A. Murayama
    18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids 2013年08月 口頭発表（一般）
  • Photoluminescence of high-density and sub-20-nm GaAs nanodisks fabricated with a neutral Beam etching process and MOVPE regrowth for high performance QDs devices  [通常講演]
    Y. Tamura, A. Higo, T. Kiba, W. Yunpeng, M. Igarashi, C. Thomas, W. Hu, M.E. Fauzi, A. Murayama, M. Sugiyama, Y. Nakano, S. Samukawa
    13th IEEE International Conference on Nanotechnology 2013年08月 ポスター発表
  • Dynamics of optical spin injection in InGaAs self-assembled quantum dots with various growth conditions  [通常講演]
    T. Yamamura, X.J. Yang, T. Kiba, Y. Kuno, J. Takayama, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids 2013年08月 ポスター発表
  • Transient Kerr effects in GaAs quantum disks fabricated by neutral-beam etching using bio-nano templates  [通常講演]
    T. Tanaka, T. Sasaki, T. Kiba, K. Kyhm, Y. Tamura, A. Higo, S. Samukawa, A. Murayama
    18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids 2013年08月 ポスター発表
  • Observation of optical gain in GaAs quantum disks fabricated by neutral-beam etching using bio-nano templates  [通常講演]
    K. Suzaki, T. Kiba, K. Kyhm, Y. Tamura, A. Higo, S. Samukawa, A. Murayama
    18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids 2013年08月 ポスター発表
  • Electroluminescence from excited states in InGaAs self-assembled quantum dots  [通常講演]
    Y. Sasaki, X.j. Yang, J. Takayama, T. Kiba, A. Subagyo, A. Ikeuchi, K. Sueoka, A. Murayama
    18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids 2013年08月 ポスター発表
  • Optical spin-injection dynamics at excited states in In0.5Ga0.5As quantum dots coupled with an In0.1Ga0.9As quantum well  [通常講演]
    X.J. Yang, T. Kiba, Y. Kuno, T. Yamamura, J. Takayama, A. Subagyo, K. Sueoka, A. Murayama
    18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids 2013年08月 ポスター発表
  • Dynamics of electron-spin injection in a heterovalent GaAs/AlGaAs/ZnMnSe structure with a coupled double quantum well of GaAs/AlGaAs  [通常講演]
    Y. Kuno, T. Sasaki, T. Kiba, V.Kh. Kaibyshev, F. Liaci, A.A. Toropov, S.V. Ivanov, Akihiro Murayama
    17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2012年09月 ポスター発表
  • High-density and sub-20-nm GaAs nanodisk array fabricated using neutral beam etching process for high performance QDs devices  [通常講演]
    Y. Tamura, M. Igarashi, M.E. Fauzi, R. Tsukamoto, T. Kaizu, T. Kiba, I. Yamashita, Y. Okada, A. Murayama, S. Samukawa
    12th International Conference on Nanotechnology 2012年08月 ポスター発表
  • Picosecond carrier dynamics induced by coupling of wavefunctions in a Si-nanodisk array fabricated by neutral beam etching using bio-nano-templates  [通常講演]
    T. Kiba, Y. Mizushima, M. Igarashi, S. Samukawa, A. Murayama
    International Conference on Superlattices, Nanostructures, and Nanodevices 2012年07月 ポスター発表
  • Plasmonic enhancement of photoluminescence in hybrid Si nanostructures with Au fabricated by fully top-down lithography  [通常講演]
    K. Nakaji, H. Lee, T. Kiba, M. Igarashi, S. Samukawa, A. Murayama
    International Conference on Superlattices, Nanostructures, and Nanodevices 2012年07月 ポスター発表
  • Fabrication of Two-dimensional Array of Sub-10nm GaAs Nanodisk using Bio-template Neutral Beam Etching Process  [通常講演]
    S.H. Lin, M. Igarashi, X.Y. Wang, C.H. Huang, Y. Ohno, A. Murayama, S. Samukawa
    American Vacuum Society 58th International Symposium 2011年10月 ポスター発表
  • High-density optical spin injection in self-assembled semiconductor quantum dots  [通常講演]
    A. Murayama, N. Tamura, T. Yamazaki, T. Kiba
    16th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter 2011年06月 口頭発表（一般）
  • Inter-disk electron transfer in Si-nanodisk arrays fabricated by using bio-templates  [通常講演]
    T. Kiba, Y. Mizushima, A. Murayama, M. Igarashi, C.-H. Huang, S. Samukawa
    16th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter 2011年06月 ポスター発表
  • Damage-free top-down processes of fabricating two-dimensional array of sub-10nm nanometer GaAs nanodisks using bio-template and neutral beam etching for intermediate band solar cell applications  [通常講演]
    X.Y. Wang, C.H. Huang, R. Tsukamoto, T. Kaizu, M. Igarashi, P.A. Mortemousque, H. Shinohara, Y. Okada, A. Murayama, K. Itoh, Y. Ohno, I. Yamashita, S. Samukawa
    37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference 2011年06月 ポスター発表
  • Optical absorption, photoluminescence and miniband formation of a highly ordered and dense 2-dimensional array of Si nanodisks for quantum dot solar cells  [通常講演]
    M. Igarashi, C.H. Huang, X.Y. Wang, M.F. Budiman, Y. Tamura, T. Kiba, A. Murayama, T. Kaizu, Y. Okada, S. Samukawa
    37th IEEE Photovoltaic Specialists Conference 2010年06月 ポスター発表
  • Surface/interface-related optical properties in Si nanodisks fabricated by neutral-beam etching using bio-templates  [通常講演]
    T. Kiba, K. Suzaki, H. Li, M. Igarashi, S. Samukawa, A. Murayama
    17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy 2009年09月 ポスター発表
  • Magnetic semiconductor nanostructures; toward spin manipulation in semiconductor quantum structures  [招待講演]
    Akihiro Murayama
    International Workshop on Photons and Spins in Nanostructures 2009年07月 口頭発表（招待・特別）
  • Carrier and spin injection from ZnMnSe to CdSe quantum dots  [通常講演]
    D.Dagnelund, I.A. Buyanova, T. Furuta, K. Hyomi, I. Suoma, A. Murayama, W.M. Chen
    3rd. International Conference on Quantum, Nano and Micro Technologies ポスター発表
  • Spin dynamics in ZnO-based materials  [通常講演]
    W.M. Chen, I.A. Buyanova, T. Furuta, A. Murayama, D. P. Norton, S.J. Pearton, A. Osinsky, J. W. Dong
    5th International Conference on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors 口頭発表（一般）
  • Micro-photoluminescence study of electron-spin injection in self-assembled semiconductor quantum dots  [通常講演]
    K. Hyomi, M. Sakuma, A. Murayama
    15th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter ポスター発表
  • Transient magneto-photoluminescence in self-assembled quantum dots of a diluted magnetic semiconductor  [通常講演]
    S. Oshino, T. Furuta, I. Souma, A. Murayama, D. Dagnelund, I.A. Buyanova, W.M. Chen
    15th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter ポスター発表
  • Transfer dynamics of spin-polarized excitons into semiconductor quantum dots
    A. Murayama, T. Furuta, S. Oshino, K. Hyomi, M. Sakuma, I. Souma, D. Dagnelund, I.A. Buyanova, W.M. Chen
    15th International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter 口頭発表（一般）
  • Cooling and spin-relaxation dynamics of spin-polarized excitons in a diluted magnetic semiconductor quantum well  [通常講演]
    A. Murayama, K. Saito, I. Souma
    8th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter ポスター発表
  • Propagation dynamics of exciton spins in a high-density semiconductor quantum dot system  [通常講演]
    A. Murayama, T. Furuta, S. Oshino, K. Hyomi, M. Sakuma, I. Souma, D. Dagnelund, I.A. Buyanova, W.M. Chen
    8th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter 口頭発表（一般）
  • Magneto-optical spectroscopy of spin injection from ZnMnSe to CdSe quantum dots  [通常講演]
    D. Dagnelund, I. A Buyanova, W.M. Chen, T. Furuta, K. Hyomi, I. Souma, A. Murayama
    The International Scanning Probe Microscopy Conference ポスター発表
  • Spin injection and spin detection in semiconductor quantum structures  [招待講演]
    W.M. Chen, I.A. Buyanova, A. Murayama, Y. Oka, S.J. Pearton, D. P. Norton, C.R. Abernathy, A. Osinsky, J. W. Dong
    The First Nordic Workshop on Spintronics and Nanomagnetism 口頭発表（招待・特別）
  • Magneto-optical properties and spin dynamics in novel II-VI and III-V semiconductor materials and nanostructures  [招待講演]
    I.A. Buyanova, W.M. Chen, A. Murayama, Y. Oka, C.R. Abernathy, S.J. Pearton
    The Progress in Electromagnetics Research Symposium 口頭発表（招待・特別）

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的研究(開拓)
    研究期間 : 2019年06月 -2024年03月 
    代表者 : 村山 明宏
  • 半導体・酸化物複合ナノワイヤによる光・電子・スピン工学の融合
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2019年04月 -2023年03月 
    代表者 : 石川 史太郎, 村山 明宏, 長島 一樹
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    研究期間 : 2016年05月 -2021年03月 
    代表者 : 村山 明宏, 寒川 誠二, 末岡 和久
     
    低消費電力光デバイス実用材料であるIII-V 族化合物半導体量子ドットでは、電子のスピン緩和時間が発光寿命より十分長く、量子ドットに注入された電子のスピン状態は光電変換により発光の円偏光特性に変換される。そこで、室温動作可能な強磁性体電極から電子スピンを高効率に電流輸送するため、量子ドットへの超高速スピン注入および半導体バリア中のスピン輸送を研究し、量子ドットを用いた光電スピン情報変換システムの基盤を構築していく。交付申請書の研究計画に沿って得られた本年度の実績を以下にまとめる。 積層デバイス構造中の点状の量子ドットに対してスピン偏極電子を高速で捕獲し注入するため、二次元量子井戸に量子ドットを結合させた独自のスピン注入型エピタキシャル構造からなる光電スピン変換活性層の研究を推進した。まず、井戸ポテンシャルを介するドット間結合により励起状態のスピン偏強度を増幅し発光再結合中に維持した。また、ドットに注入された電子のエネルギー緩和過程を研究し、2種類の光学フォノン散乱が共鳴しスピン偏極が高く保たれるスピンフォノンボトルネックが存在することを示した。そこで電界効果素子を作製し、井戸とドットの次元性の異なるトンネルスピン結合に光学フォノンが共鳴散乱する極めて高効率のフォノン共鳴スピン注入を実現した。さらに、スピン注入に対する電界依存性を研究し、発光の円偏光特性すなわち注入電子スピンの偏極を電界で制御・反転できる素子を考案した。 半導体バリアのスピン輸送に関してはAlGaAs/GaAs超格子バリアの研究を進め、超格子の構造を最適化することによりスピン緩和を抑制した量子波による長距離スピン輸送が可能であることを示した。スピン緩和を抑えるスピン輸送チャネルや円偏光増幅を目指すバリアのナノ加工、金属強磁性体電極を用いるスピン注入型発光ダイオードの作製などの光機能スピン素子の研究も進めている。
  • 二次元電子系と結合した量子ドットスピン状態の電界操作による動的スピン制御
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2016年04月 -2019年03月 
    代表者 : 村山 明宏
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2015年04月 -2017年03月 
    代表者 : 村山 明宏
     
    光デバイス応用に優れたタイプI量子ドットにおける、電子・正孔波動関数のコヒーレントな位相差により生じる干渉現象であるアハラノフボーム（AB）効果について研究する。AB効果の光検出は、これまでコアシェル型タイプII量子ドットに限られてきた。そこで、タイプIのGaAs量子ドットを液滴エピタキシーにより複合させた量子リング試料を用いて、リング方向における波動関数の1次元性を利用したAB効果の発現に関する知見を得ることを目的とした。磁場中顕微発光分光により、単一量子リング試料からの発光スペクトルとその磁場依存性の測定を行い、磁場によるゼーマンシフトを考慮した検討を行った。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    研究期間 : 2010年04月 -2015年03月 
    代表者 : 村山 明宏, 末岡 和久, 菅原 広剛
     
    電子のスピン緩和が抑制されるIII-V族化合物半導体量子ドットを用いて、電子スピン情報をレーザー光の円偏光特性に変換する量子ドットスピンレーザーについて研究した。 量子ドットに対するスピン注入のダイナミクスとスピン緩和、スピン保持に優れた量子ドットの作製等の研究を行い、スピン注入の主要な阻害要因としてパウリブロッキングの影響を明らかにした。そして、ドットの高密度化や二次元電子系とのトンネル効果により、高効率で超高速のスピン注入が可能になることを示した。また、レーザー媒質となる量子ドット活性層と金属強磁性体スピン電極を持つ発光ダイオードを作製し、電子スピンの電流注入による円偏光特性を得た。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2011年 -2013年 
    代表者 : 村山 明宏
     
    半導体量子ドット中のキャリアと光の効率的な結合を目指して、Auナノ粒子のプラズモン効果を研究した。数nmオーダーで距離を制御したAuナノ粒子を配置するため、量子ドットとAuナノ粒子を生体タンパク質による分子架橋あるいは超微細加工により結合させた各種の光機能性ハイブリッド量子ドットを作製した。その結果、Si量子ドットにおける界面準位発光に局在型Auプラズモンによる強度増幅効果を見出した。一方、内部発光量子効率が高い直接遷移型のII-VI族やIII-V族量子ドットの場合、プラズモン効果による発光増幅は限られ、むしろAuナノ粒子へのエネルギー移動により発光強度が顕著に減少することがわかった。
  • 半導体量子ドットネットワークにおけるスピン情報伝搬ダイナミクス
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2008年 -2010年 
    代表者 : 村山 明宏
     
    研究実施計画にしたがい、平成21年に引き続き本年度は以下の研究を実施した。 (1)自己組織化量子ドットと希薄磁性半導体結合構造の微細加工 自己組織化量子ドットと希薄磁性半導体の結合構造を利用して、希薄磁性半導体に光生成した電子・励起子スピンを量子ドット集合体の特定位置に注入するため、電子ビームリソグラフィーにより希薄磁性半導体層の微細加工を行った。その結果、直径200nm程度のメサ構造を作製することができた。さらに、このような自己組織化量子ドットと希薄磁性半導体の結合ナノ構造に対して、磁場中での円偏光顕微発光分光を行い、特定の量子ドット集合体における高い円偏光度を持つ発光スペクトルを観測し、そのスピン注入現象を確認することができた。 (2)自己組織化量子ドットへのスピン注入と量子ドット間スピン伝搬ダイナミクスの分光計測 希薄磁性半導体と結合した量子ドットに対して、円偏光を用いたピコ秒時間分解発光分光により、量子ドットへのスピン注入を示す発光とその円偏光度の時間変化、およびその詳細な励起子エネルギー依存性や励起密度依存性、さらに温度依存性などを測定した。このような測定結果に対して、スピン伝搬ダイナミクスとドット内スピン緩和時定数を取り込んだレート方程式解析を行い、注入されたスピンのドット間伝搬ダイナミクスとドット内スピン緩和ダイナミクスについて明らかにした。その結果、低温領域において主としてトンネル過程によりスピン偏極キャリアが伝搬する場合、スピン緩和は量子ドット内におけるスピン緩和過程に支配される。これに対して、温度が上がってくると、各量子ドット内に局在しているスピンが熱励起されるためドット間を拡散し、このような拡散過程におけるスピン緩和が顕著となる。
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2007年 -2009年 
    代表者 : 村山 明宏
     
    顕著な磁気的性質を示す半導体(希薄磁性半導体)と通常の非磁性半導体の量子ドットを結合させた新規な磁性ハイブリッド半導体量子ドットを作製した。磁性半導体において電子スピン(特定のスピン状態を持つ電子)を光により生成し、その電子スピンを量子力学的なトンネル効果により非磁性量子ドットへと輸送・注入するとともに、量子ドットにおいてスピン状態の過渡的な保存を行った後、再び光によりスピン情報を取り出すための基礎的な研究を実施した。
  • 磁性半導体複合量子構造における電子スピンの光制御
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2005年 -2006年 
    代表者 : 岡 泰夫, 村山 明宏, 西林 一彦
     
    本研究の目的は、II-VI族磁性半導体を素材として、量子井戸、量子ディスク、量子ドットなどの磁性半導体量子構造と磁性体を組み合わせた「複合量子構造」を創製し、この複合構造における光励起による電子スピンの緩和過程,スピン輸送・注入、スピンの光制御などのスピン物性の解明とスピン光機能性の開発を行うことにある。 本研究では,CdTe、CdSe、ZnTe、ZnSeなどのII-VI族半導体とMn、Coなどの磁性体、またこれらの磁性イオンを含む磁性半導体を,複合量子構造の素材として用いた。量子構造は、分子線エピタキシー法とスパッター法を併用して作製した。この方法によりCdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe系、CdSe/Cd_<1-x>Mn_xSe系、ZnSe/Zn_<1-x>Mn_xSe系の量子井戸、量子ドットおよびCo系磁性層を結合させて磁性複合量子構造を作製した。また、電子線描画とウエットエッチングにより20-100nmの極微細加工を行い、光学特性の優れた磁性半導体ナノ構造、磁性半導体-磁性体複合量子構造を作製した。これらの磁性複合量子構造において、光励起により起きる電子のスピンダイナミクス、スピン緩和現象を、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンププローブ過渡吸収分光、発光時間分解分光により研究した。特に磁場中の光励起により、量子井戸にスピンを偏極させた電子・正孔を生成させ、これらの電荷とスピンを,離れた場所にある量子井戸,量子ドットへ注入させる技法を開発し、その物理を明らかにした。また強磁性体を含む複合量子構造において、半導体量子井戸中の電子スピンの配向を制御することに成功した。これらの結果より、物質内に光や電流により電子スピンを偏極して生成させ、この電子スピン状態を保存したまま輸送し、別の場所に注入させるスピンの制御・注入を実証し、「スピンエレクトロニクス素子」開発の技術的基礎を確立した。
  • 磁性体・半導体ハイブリッド構造によるナノスピンの生成と制御
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 特定領域研究
    研究期間 : 2004年 -2005年 
    代表者 : 村山 明宏, 岡 泰夫, 西林 一彦
     
    本研究においては、化合物磁性半導体の原子層制御エピタキシャル量子井戸・規則配列量子ドット・自己組織化量子ドット等の各種ナノ量子構造を作製する。また、Co系合金などの金属強磁性体、あるいは半導体結晶とエピタキシャル成長するMn系化合物磁性体を接合あるいは組み合わせた、新しい磁性体・半導体ハイブリッドナノ構造を創出する。そして、このような磁性体・半導体ハイブリッドナノ構造のスピン光物性を調べるとともに、半導体のスピン秩序を磁性体により制御することを試みる。 特に本年度は、これまでの研究成果である磁性半導体と非磁性半導体のナノ構造作成技術を生かして、非磁性半導体CdSe自己組織化量子ドットと磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸をトンネル結合させた全く新しい光スピン機能性量子ナノ構造を創製した。その結果、磁性半導体において光生成したスピン偏極電子を、共鳴トンネル効果により超高速かつ高効率に自己組織化量子ドットに注入することに成功した。 さらに、電子ビームリソグラフィーにより作製した垂直磁化Co/Pt多層膜と磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸の複合ナノディスク構造を考案・作製した。ZnCdMnSeナノディスクの励起子発光の円偏光特性を調べ、Co垂直磁化より半導体ナノディスクに生じる局所的な垂直磁場により誘導される励起子巨大ゼーマン効果の発現を明らかにした。すなわち、強磁性体ナノ構造から生じる磁場を利用して、半導体励起子キャリアのスピン状態を制御することに成功した。 また、磁場中円偏光ポンププローブ分光により、磁性半導体CdMgMnTeと非磁性半導体CdTe量子井戸をトンネル結合させた磁性結合二重量子井戸におけるキャリアスピンダイナミクスを研究した。その結果、磁性井戸において光生成したスピン偏極電子・正孔は、個別トンネルにより非磁性井戸へ輸送されることを示した。
  • 金属磁性体と半導体の原子層制御界面の磁性と光スピン機能性
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2003年 -2005年 
    代表者 : 村山 明宏, 西林 一彦, 富田 卓朗
     
    本研究においては、CoやMn化合物などの金属磁性体と、光学特性の優れた化合物半導体、特に巨大磁気光学効果を示す希薄磁性半導体の原子層制御積層構造や微細複合ナノ構造を作製する。そして、界面における磁気的相互作用や磁性複合ナノ構造における磁気光学機能性などを研究し、新しい光スピン機能性を持つ磁性体・半導体ハイブリッドナノ材料を創製していくことを目的としている。 (1)ZnCdSe量子井戸を原子層エピタキシャル成長させ反強磁性体MnSe原子層を磁性デルタドープした。そして、このような原子層制御磁性超薄膜の磁性スピンと光生成励起子との相関を明らかにした。 (2)電子ビームリソグラフィーにより、CoとZnCdMnSe量子井戸の複合ナノ構造を作製し、Co強磁性スピン波とMnイオンのスピンフリップによる光散乱を測定し、このような磁性複合構造におけるCoの局所的有効磁場とその分布を高い精度で求めることが出来た。 (3)原子層オーダーで膜厚を制御した非磁性半導体ZnCdSeと磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸を接合した非対称磁性二重量子井戸を作製し、その励起子スピンダイナミクスを磁場中円偏光時間分解PLにより研究した。磁性井戸の磁場によりスピンに依存したタイプII発光が観測され、スピン偏極正孔を空間的に分離させる新しい光スピン機能性を実現した。 (4)電子ビームリソグラフィーにより作製した垂直磁化Co/Pt多層膜と磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸の複合ナノディスク構造を考案・作製した。Co垂直磁化より半導体ナノディスクに生じる局所的な垂直磁場により半導体励起子キャリアのスピン状態を制御することに成功した。 (5)CdSe自己組織化量子ドットと磁性半導体ZnCdMnSe量子井戸を原子層オーダーで膜厚制御したトンネルバリアー層により結合させた全く新しい光スピン機能性量子ナノ構造を創製した。
  • 半導体-磁性体複合ナノ構造における光スピン注入と輸送
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2001年 -2003年 
    代表者 : 岡 泰夫, 西林 一彦, 富田 卓朗, 村山 明宏, 高橋 昌明
     
    本研究の目的は、II-VI族磁性半導体と磁性体を素材として、量子細線、量子ドット、量子井戸を組み合わせて構成する「複合ナノ構造」を作製し、この複合構造における光励起による電子スピンの輸送、注入、スピン制御を粟現させることにある。「スピン輸送」、「スピン注入」は、物質内に光や電流により電子スピンを偏極して生成させ、この電子スピン状態を保存したまま輸送し、別の場所に注入させることである。この電子スピンの制御技術は、電子のスピン状態により作動するスピントランジスターなどの将来の「スピンエレクトロニクス」の基礎要素技術として不可欠なものである。複合ナノ構造の素材としては、CdTe、CdSe、ZnTe、ZnSeなどのII-VI族半導体とMn、Coなどの磁性体、またこれらの磁性イオンを含む磁性半導体を用いた。特に磁場中の光励起により、磁性イオンを含む層にスピンを偏極させた電子正孔対を生成させ、これらの電子正孔をナノ構造の中を輸送し、他の場所にある量子井戸へ注入する手法を確立した。また複合構造における磁性体薄膜により、半導体中の電子スピンを制御することに成功した。 磁性半導体-磁性体複合ナノ構造は、分子線エピタキシー法とスパッター法を組み合わせて作製した。CdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe系、CdSe/Cd_<1-x>Mn_xSe系、ZnSe/Zn_<1-x>Mn_xSe系の二次元量子井戸およびCo系磁性層を結合させて磁性層を含む複合量子井戸構造を作製した。また、熱電界放射型の電子線描画装置により20-100nmの量子ドット、量子細線を描画し、「ウエットエッチング法」を用いて、光学特性の劣化が少ない極微細加工を行なった。これらの磁性半導体複合ナノ構造に起きる励起子のスピンダイナミクスと、スピン緩和現象を、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンププローブ過渡吸収分光、フォトルミネッセンス時間分解分光、ブリルアン散乱分光を行い明らかにした。
  • 希薄磁性半導体ナノ構造格子の開発と応用
    日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 1996年 -1998年 
    代表者 : 岡 泰夫, 村山 明宏, J.X. Shen, 高橋 昌明, 梁田 興平, 村山 明弘, SHEN J.X.
     
    本研究は、遷移金属イオンを成分元素として含む希薄磁性半導体を用いて、次元性を十分に制御したナノ構造格子(量子ドット、量子細線、超格子)を開発し、これらの希薄磁性半導体ナノ構造格子に発現される新しい磁気光物性とその応用を開拓することを目的とする。 このため、Cd_<1-x>Mn_xTe,Cd_<1-x>Mn_xSeなどをベースとした希薄磁性半導体のよく制御された低次元量子構造の作製技術を開発し、量子格子中で磁性イオンと相互作用をする電子や励起子のピコ・フェムト秒領域(10^<-10>〜10^<-13>秒)のダイナミクス、エネルギー緩和過程を明らかにし、さらに「ナノ構造磁気光学デバイス」への応用を研究する。 本年度は分子線・エピタキシー法によりCd_<1-x>Mn_xTe系の非対称2重量子井戸や多重量子井戸を作成、また、Cd_<1-x>Mn_xSe系量子ドットの作成を行い、希薄磁性半導体ナノ構造格子を得た。さらに、多元成分分子線エピタキシー装置の改造開発を行った。 得られた高品位の希薄磁性半導体ナノ構造格子試料を、超短パルスレーザーを用いた時間分解分光法、非線形過渡分光法により調べ、量子格子中で磁性イオンと相互作用をする電子や励起子のピコ・フェムト秒ダイナミクス、超高速エネルギー緩和過程を明らかにした。その結果、2重量子井戸中での励起子やキャリアーの超高速トンネル過程、量子ドット中での励起子磁気ポーラロンの束縛状態、生成、消滅ダイナミクスなどについての新しい知見を得ることができた。 これらの希薄磁性半導体ナノ構造格子系における非線形光学効果、レーザー発振現象を調べ、次元性制御によって生じる新しい機能性開拓を行った。

教育活動情報

主要な担当授業

  • 集積プロセス学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 情報科学研究科
    キーワード : 固体物理，結晶，逆格子，X線回折，格子振動，自由電子ガスモデル，状態密度，フェルミ準位，エネルギーバンド，有効質量，半導体，ドーピング，pn接合
  • 集積プロセス学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 情報科学院
    キーワード : 固体物理，結晶，逆格子，X線回折，格子振動，自由電子ガスモデル，状態密度，フェルミ準位，エネルギーバンド，有効質量，半導体，ドーピング，pn接合
  • 集積プロセス学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 情報科学研究科
    キーワード : 固体物理，結晶，逆格子，X線回折，格子振動，自由電子ガスモデル，状態密度，フェルミ準位，エネルギーバンド，有効質量，半導体，ドーピング，pn接合
  • 集積プロセス学特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 情報科学院
    キーワード : 固体物理，結晶，逆格子，X線回折，格子振動，自由電子ガスモデル，状態密度，フェルミ準位，エネルギーバンド，有効質量，半導体，ドーピング，pn接合
  • 物性工学
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 固体物理，結晶，逆格子，X線回折，格子振動，自由電子ガスモデル，状態密度，フェルミ準位，エネルギーバンド，有効質量，半導体，ドーピング，pn接合
  • 電気電子工学演習Ⅰ
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 単振動（単純調和振動），減衰振動，強制振動，共振（共鳴）現象，連成振動，分子振動，波動，進行波と定在波，電磁波と光

大学運営

学内役職歴

  • 2017年4月1日 - 2019年3月31日 研究戦略室室員
  • 2019年4月1日 - 2020年9月30日 研究戦略室室員
  • 2020年10月12日 - 2022年3月31日 研究戦略室室員
  • 2022年4月1日 - 2024年3月31日 研究戦略室室員
  • 2017年4月1日 - 2020年9月30日 創成研究機構副機構長
  • 2020年11月1日 - 2024年3月31日 創成研究機構副機構長
  • 2017年4月1日 - 2019年3月31日 総長補佐
  • 2019年4月1日 - 2020年9月30日 総長補佐
  • 2020年10月12日 - 2022年3月31日 総長補佐
  • 2016年4月1日 - 2018年3月31日 大学院情報科学研究科副研究科長

委員歴

  • 2010年 - 2012年   応用物理学会   応用物理学会誌編集委員
  • 2008年 - 2009年   日本物理学会   領域4（半導体）世話人
  • 2004年 - 2008年   国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構   ナノテクノロジーロードマップ策定委員会（光デバイス分科会委員）
  • 2004年 - 2008年   (社)ニューガラスフォーラム   特別会員   (社)ニューガラスフォーラム
  • 2004年 - 2008年   応用物理学会   代議員   応用物理学会

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