工学修士, 電気通信大学

博士(工学), 電気通信大学

ヘテロ集積

epitaxial growth

rare-earth

diamond

furactal

silicon photonics

エピタキシャル成長

希土類

ダイヤモンド

フラクタル

シリコンフォトニクス

ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学）, 電子デバイス、電子機器

2016年04月01日
電気通信大学 大学院, 情報理工学研究科 基盤理工学専攻, 教授

2013年03月01日 - 2016年03月31日
電気通信大学 大学院, 情報理工学研究科 先進理工学専攻, 教授

2007年04月 - 2013年02月
電気通信大学 大学院, 情報理工学研究科 先進理工学専攻, 准教授

2004年02月 - 2007年03月
電気通信大学, 電気通信学部 電子工学科, 助教授

1997年04月 - 2004年01月
電気通信大学, 電気通信学部 電子工学科, 助手

2000年09月 - 2001年05月
FOM-AMOLF研究所(オランダ), 客員研究員

1992年04月 - 1999年09月
理化学研究所フロンティア研究システム, ナノ電子材料研究チーム, 研究員

1987年04月 - 1988年05月
日本電気㈱, 化合物デバイス事業部光半導体部, 勤務

1992年03月
電気通信大学, 電気通信学研究科, 電子工学専攻

1987年03月
電気通信大学, 電気通信学研究科, 応用電子工学専攻

1985年03月
電気通信大学, 電気通信学部, 応用電子工学科

1977年04月01日 - 1980年03月25日
埼玉県立大宮高等学校, 日本国

2019年06月 - 現在
委員, 電子情報通信学会 光集積及びシリコンフォトニクス特別研究専門委員会, 学協会

2014年08月 - 現在
委員, 電子情報通信学会 システムナノ技術に関する特別研究専門委員会, 学協会

現在
論文委員, 電子材料シンポジウム, 学協会

2019年06月 - 2021年06月
委員長, 電子情報通信学会 光集積及びシリコンフォトニクス特別研究専門委員会, 学協会

2018年09月01日 - 2019年05月31日
委員長, 電子情報通信学会 シリコンフォトニクス特別研究専門委員会, 学協会

2018年06月01日 - 2019年03月31日
学術委員, ニューダイヤモンドフォーラム, 学協会

2016年08月01日 - 2018年07月31日
委員長, 電子情報通信学会 システムナノ技術に関する時限研究専門委員会, 学協会

2014年08月01日
副委員長, 電子情報通信学会 システムナノ技術に関する時限研究専門委員会, 学協会

2012年08月01日
幹事, 電子情報通信学会 次世代ナノ技術に関する時限研究専門委員会, 学協会

2002年 - 2005年
プログラム編集委員, 応用物理学会, 学協会

Si プラットフォーム上ダイヤモンドデバイス集積の実現に向けて
一色 秀夫
筆頭著者, 日本信頼性学会誌「信頼性」, 46巻, 2号, 掲載ページ 49-54, 出版日 2024年03月, 査読付, 招待
研究論文（学術雑誌）, 日本語

A significant increase in carrier concentration in TiO₂ by Sm doping
Asuka Ishizawa; Hiroaki Aizawa; Hideo Isshiki; Shinichiro Kaku; Kazuto Miyano; Xinwei Zhao; Mariko Murayama
Japanese Journal of Applied Physics, IOP Publishing, 63巻, 3号, 掲載ページ 03SP79-03SP79, 出版日 2024年03月01日, 査読付, Abstract

Sm-doped TiO₂ thin films were synthesized by pulsed laser deposition. The luminescence and donor-generation properties of thin films annealed at various temperatures were investigated. The results showed that Sm-related emissions occurred in the temperature range 500 °C–800 °C. The donor densities in this temperature range were two orders of magnitude higher than that of the undoped TiO₂ thin film. The effect of annealing within the temperature window indicates a local fine structural transition of the ligands around Sm³⁺ ions from T_d symmetry to the lower C_4v one; these ions are effective luminescence centers in TiO₂:Sm thin films. This local structural distortion also increases defect generation, and this increases the donor density in the same temperature region.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Growth of CuAlO₂ on SiO₂ under a layer-by-layer approach conducted by digitally processed DC sputtering and its transistor characteristics
Mehdi Ali; Daiki Yamashita; Hideo Isshiki
ラスト(シニア)オーサー, Japanese Journal of Applied Physics, IOP Publishing, 63巻, 3号, 掲載ページ 035502-035502, 出版日 2024年03月01日, 査読付, Abstract

A CuAlO₂ (CAO) bottom gate top contact p-type thin film transistor (TFT) is demonstrated. The CAO thin film is synthesized through a digitally processed DC sputtering (DPDS) technique, employing a precise layer-by-layer (LBL) deposition strategy. X-ray diffraction analysis exhibited distinct peaks beyond 600 °C. The CAO film shows a dominant phase along the (004) plane at the elevated temperature of 990 °C. The fabricated CAO p-TFT exhibits field effect mobility of 4.1 cm² V⁻¹ s⁻¹. In addition, the p-TFT characteristics were observed even in the as-deposited CAO film. The DPDS-assisted LBL approach offers a promising pathway for controlled stacking deposition routes in the growth of CAO thin films, enabling enhanced performance and device integration.
研究論文（学術雑誌）, 英語

反応性ガスパルスと同期したデジタル処理DCスパッタリング
一色 秀夫; 中村 弦人; 田中 康仁; 税所 慎一郎
筆頭著者, 表面と真空, Surface Science Society Japan, 66巻, 8号, 掲載ページ 484-489, 出版日 2023年08月10日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 日本語

Atomically Precise Deposition of (Er0.1Y0.9)2SiO5 Combined with Digitally Processed DC Sputtering and Non-Radical Oxidation
Ghent Nakamura; Hideo Isshiki
Journal of Vacuum Science & Technology A, American Institute of Physics, 40巻, 5号, 掲載ページ 053406-1-053406-6, 出版日 2022年09月01日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Highly Precise Multi-Cathode Pulsed-DC Sputtering Employing Digital Processing -Application to Layer-by-Layer Synthesis of Cubic (Er0.1Y0.9)2Zr2O7 Thin Film-
Hideo Isshiki; Yasuhito Tanaka; Kodai Miyagi; Tomoki Kasumi; Ghent Nakamura; Shinichiro Saisho
Japanese Journal of Applied Physics, The Japan Society of Applied Physics, 61巻, SA1001号, 掲載ページ 1-6, 出版日 2021年12月15日, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Development of digitally processed DC reactive sputtering and its application to the synthesis of (Er0.1Y0.9)2SiO5 layered crystalline thin film
Hideo Isshiki; Yasuhito Tanaka; Tomoki Kasumi; Ghent Nakamura; Shinichiro Saisho
J. Appl. Phys., AIP Publishing, 130号, 掲載ページ 185301, 出版日 2021年11月08日, 査読付, We have developed a digitally processed DC reactive sputtering (DPDRS) system that enables synthesis of arbitrarily designed atomically
precise deposition of metal oxide compounds. Pulsed-DC sputtering employing a digital pulse pattern generator can perform the temporally
alternating process of multiple metal sputtering and oxidation. High-speed switching of the pulsed-DC sputtering process driven by the
digital signal processing was confirmed from time-resolved plasma emission spectroscopy. Metal sputtering, which was temporally separated
from the oxidation process, resulted in a deposition rate higher than 1 μm/h. The DPDRS was applied to layer-by-layer synthesis of
(Er0.1Y0.9)2SiO5 (EYSO) films oriented to the ⟨100⟩ direction.
X-ray diffraction measurements indicated a formation of ⟨100⟩ highly oriented (Er0.1Y0.9)2SiO5 crystalline thin films. Photoluminescence
spectra and the decay characteristics also showed synthesis of high crystalline quality EYSO films better than those obtained by pulsed laser
deposition.
研究論文（学術雑誌）, 英語

希土類複合酸化物結晶と光集積化デバイスへの応用
一色秀夫
光学, 日本光学会, 50巻, 10号, 掲載ページ 406-411, 出版日 2021年10月10日, 招待
研究論文（学術雑誌）, 日本語

“Rare earth silicates as gain media for silicon photonics”,
H. Isshiki; F. Jing; T. Sato; T. Nakajima; T. Kimura
Photonics Research, Vol.2 (2014) A45., Optical Society of America, 2巻, 3号, 掲載ページ A45-A55, 出版日 2014年06月, 査読付, 招待, ErxY2-xSiO5 and ErxYbyY2-x-ySiO5 crystalline thin films were investigated to apply to the high-gain media for silicon photonics. In addition to the sol-gel method, the directed self-assembly approach, using layer-by-layer deposition techniques, was also introduced to improve the crystallinity. The relaxation processes in Er ions were discussed to clarify the contribution of the energy transfer and cooperative upconversion. After optimization of the Er content, a Si photonic crystal slot ErxY2-xSiO5 waveguide amplifier was fabricated, and a 30 dB/cm modal gain was demonstrated. This achievement demonstrates the potential for compact and high optical gain devices on Si chips. (C) 2014 Chinese Laser Press
研究論文（学術雑誌）, 英語

Sharp and intense emission of Si-vacancy luminescent center in diamond film grown on Si (100) substrate
Hideo Isshiki; Kazuki Komiya; Kohei Kojima; Yuji Souma; Tetsuya Shigeeda
2014 IEEE 11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON GROUP IV PHOTONICS (GFP), IEEE, 出版日 2014年, 査読付, Sharp and intense emission from the Si-V luminescent center in diamond grown on Si is observed. Possibility of the Si-V luminescence center as a light source for integrated quantum photonics on Si chip is suggested.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Role of Energy Migration in Nonradiative Relaxation Processes in ErxY2-xSiO5 Crystalline Thin Films
Takayuki Nakajima; Yasuhito Tanaka; Tadamasa Kimura; Hideo Isshiki
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, JAPAN SOC APPLIED PHYSICS, 52巻, 8号, 掲載ページ 082601, 出版日 2013年08月, 査読付, ErxY2-xSiO5 crystals have been proposed for compact waveguide amplifiers in Si photonics. However, the crystalline materials show quenching behavior with increasing Er concentration. We have investigated the nonradiative relaxation processes in ErxY2-xSiO5 crystallites and discussed the contribution of energy migration in ErxY2-xSiO5 crystallites. It has been found that the quenching behavior is governed by the diffusion-limited relaxation in ErxY2-xSiO5 grains, where, as we have proposed, the grain boundaries act as quenching centers. The experimental results were shown to be consistent with the diffusion-limited relaxation model. Using the proposed model, the energy transfer constant between Er ions C and the critical transfer length R-0 were estimated. The values are in good agreement with the values reported previously. (C) 2013 The Japan Society of Applied Physics
研究論文（学術雑誌）, 英語

Luminescence of ErxY2-xSiO5 in Si Slot Waveguide Structures
Y. Terada; S. Ban; Z. I. Bin Zulkefli; T. Nakajima; T. Kimura; H. Isshiki
2013 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS PACIFIC RIM (CLEO-PR), IEEE, 出版日 2013年, 査読付, Strong optical confinement to the low-index slot, such as ErxY2-xSiO5, is expected for TM mode in Si slot waveguide. The confinement effect causes the optical mode density modification, resulting in the enhancement of radiative transition. We have fabricated slab Si-slot waveguides with Er2SiO5 slot layers in order to demonstrate the dependence of radiative emission on the guided waveguide modes. The PL fine structure particular to Er2SiO5 crystal has been observed through the waveguide structure. We confirmed the enhancement of the TM mode edge emission.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Enhancement of Diamond Nucleation by Atomic Silicon Microaddition
Hideo Isshiki; Mikio Yoshida; Ryutaro Tobita; Tetsuya Shigeeda; Motoi Kinoshita; Kenshiro Matsushima; Takashi Tamura
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, JAPAN SOC APPLIED PHYSICS, 51巻, 9号, 掲載ページ 090108, 出版日 2012年09月, 査読付, The enhancement of diamond nucleation by atomic silicon microaddition is demonstrated. From the observation by surface-enhanced Raman scattering (SERS), the mechanism of bias-enhanced nucleation (BEN) with atomic silicon microaddition is discussed. We propose two nucleation processes, namely, i) generation in condensed amorphous carbon (a-C) and ii) carbon cohesion with the adsorbed silicon atom as the core. It is shown that the nucleation process ii) induces highly oriented diamond growth on Si substrates. (C) 2012 The Japan Society of Applied Physics
研究論文（学術雑誌）, 英語

Emission and optical properties of Si slot ErxY2-xSiO5 waveguides
Hideo Isshiki; Zul Izwan Bin Zulkefli; Takayuki Nakajima; Takuya Sato; Tadamasa Kimura
NANOPHOTONICS AND MICRO/NANO OPTICS, SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING, 8564巻, 出版日 2012年, 査読付, Strong optical confinement to the low-index slot, such as ErxY2-xSiO5, is expected for guided TM mode. The confinement effect leads to modification of the optical mode density, resulting in the enhancement of radiative transition. We have fabricated slab Si-slot waveguides with Er2SiO5 slot layers in order to demonstrate the dependence of radiative emission on the guided waveguide modes. The PL fine structure particular to Er2SiO5 crystal has been observed through the waveguide structure. We confirmed the enhancement of the TM mode edge emission, and the intensity was about two times higher than that of TE mode.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Observation of 30dB/cm gain in Si photonic crystal slot ErxY2−xSiO5 waveguide
T. Sato; T. Nakajima; T. Kimura; H. Isshiki
Group IV Photonics (GFP), 2011 8th IEEE International Conference on, 掲載ページ http://ieeexplore.ieee.org/sta, 出版日 2011年, 査読付, ErxY2-xSiO5 waveguide slotted into Si photonic crystal was demonstrated. Strong optical confinement for the C-band is confirmed in this device. Optical gain of 30dB/cm was observed by VSL method. © 2011 IEEE.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Photoluminescence enhancement and high gain amplification of ErxY2-xSiO5 waveguide
X. J. Wang; G. Yuan; H. Isshiki; T. Kimura; Z. Zhou
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMER INST PHYSICS, 108巻, 1号, 掲載ページ 013506, 出版日 2010年07月, 査読付, ErxY2-xSiO5 (x=0-2) films have been fabricated on Si(100) substrates by the sol-gel method. Enhanced Er3+ photoluminescence of around 30 times for the ErxY2-xSiO5 (x=0.1) film was observed compared with pure Er2SiO5 film at the wavelength pump of 654 nm. Reduced upconversion effect and decreased nonradiative transient rate are two main reasons for the enhanced Er3+ luminescence in the new film of ErxY2-xSiO5. Above 10 dB optical gain can be achieved at the 1 mm length ErxY2-xSiO5 (x=0.1) waveguide under 30 mW pumping power, indicating it is sought candidate material for compact waveguide amplifiers and emitters in silicon photonics integration. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3446822]
研究論文（学術雑誌）, 英語

Highly oriented ErxY2-xSiO5 crystalline thin films fabricated by pulsed laser deposition
H. Isshiki; Y. Tanaka; K. Iwatani; T. Nakajima; T. Kimura
2010 7TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON GROUP IV PHOTONICS (GFP), IEEE, 掲載ページ 311-313, 出版日 2010年, 査読付, We propose layer-by-layer deposition approach to fabricate ErxY2-xSiO5 crystalline thin films. Highly oriented ErxY2-xSiO5 thin films with high crystallinity have been obtained by rapid thermal annealing (RTA) crystallization following pulsed-laser deposition (PLD).
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Phase separation growth of Er2SiO5 thin film in Si-rich ErSiO preform
H.Isshiki; M.Ohe; T. Samejima; T.Ushiyama; T.Kimura
Physica E, 41巻, 掲載ページ 1055-1058, 出版日 2009年03月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Formation of highly-ordered layer-structured Er2SiO5 films by pulsed laser deposition
Tadamasa Kimura; Yasuhito Tanaka; Hiroshi Ueda; Hideo Isshiki
Physica E, 41巻, 掲載ページ 1063-1066, 出版日 2009年03月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Luminescence properties of Erxy2-xSiO5 thin film prepared by sol-gel method
T. Nakajima; X. J. Wang; T. Kimura; H. Isshiki
IEEE International Conference on Group IV Photonics GFP, 掲載ページ 134-136, 出版日 2009年, 査読付, ErxY2-xSiO5 (x=0.1∼2) crystalline thin films with the same structure of Er2SiO5 crystal, are demonstrated. ErxY2-xSiO5 films with various x values were prepared by the sol-gel method. ErxY 2-xSiO5 films show a highly-ordered crystalline structure still for x∼0.1. With, decreasing the Er content, the photoluminescence intensity was almost constant till x∼0.5, and then increased strongly for x below 0.5. The PL decay time also strongly depends on x value. With decreasing x, the decay time becomes longer and becomes 500us at x=0.1, The decay time quenching is in agreement with PL efficiency. Here we discuss the decay time quenching in ErxY2-xSiO5 crystalline system. © 2009 IEEE.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Fabrication and Evaluation of Self-Organized Er(2)SiO(5) Crystalline Films for the 1.5 mu m Emitters and Amplifiers in Silicon Photonics
Tadamasa Kimura; Hideo Isshiki
RARE-EARTH DOPING OF ADVANCED MATERIALS FOR PHOTONIC APPLICATIONS, MATERIALS RESEARCH SOCIETY, 1111巻, 掲載ページ 117-128, 出版日 2009年, 査読付, We have developed self-organized crystalline Er silicate (Er(2)SiO(5)) films which show unique crystalline and 1.53 mu m emission characteristics totally different from those of Er-doped Si-based materials. The crystalline Er(2)SiO(5) exhibits a highly-oriented layered structure with a 0.86 nm period. Even with a high Er content (25at %), the material has few defects and less Er segregation. Er(3+) ions are considered to be Subjected to a uniform and strong crystal field, which results in almost single optically active Er(3+) centers and sharp photoluminescence peaks around 1.53 mu m with a Stark splitting even at room temperature. The material shows also a fast luminescent decay time (similar to 100 mu s or less), mainly due to the uniform and strong crystal field on Er(3+) ions. In this study, we describe various fabrication methods (sol-gel, MOMBE, laser ablation) of the Er silicate (Er(2)SiO(5)) films on Si substrates, and show our recent results on the crystalline and optical properties of Er(2)SiO(5). We also discuss the upconversion and a possibility of gain for a waveguide length less than 100 mu m.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Positive-bias enhanced growth of high quality diamond films by microwave plasma chemical vapor deposition
D. Saito; H. Isshiki; T. Kimura
DIAMOND AND RELATED MATERIALS, ELSEVIER SCIENCE SA, 18巻, 1号, 掲載ページ 56-60, 出版日 2009年01月, 査読付, Enhancement was observed in the grain size, the growth rate and the (100) grain orientation of diamond films on Si (100) when a positive bias of 100-200 V was applied to the substrates during the microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) of diamond films. The positive bias was found to be effective also for the growth of B-doped diamond films of good electrical properties. The hole Hall mobility of a diamond film grown with zero bias was around 100 cm(2)/V S while that of a sample with 200 V positive biasing reached 1000 cm(2)/V s. This mobility value belongs to the highest ever reported for diamond films on Si. The main effects of the positive bias during the MPCVD diamond growth were concluded to be a suppression of ion impinging into the substrate and an increased electron collision which would enhance the radical formation on the growing diamond films. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Fabrication and characterization of Er silicates on SiO2 /Si substrates
X. J. Wang; T. Nakajima; H. Isshiki; T. Kimura
Applied Physics Letters, 95巻, 4号, 掲載ページ 041906, 出版日 2009年, 査読付, Er silicates have been fabricated on SiO2 /Si (100) substrates by the sol-gel method. In contrast to Si(100) substrates, on which the Er 2 SiO5 phase in general crystallizes, the α -Er 2 Si2 O7 with the photoluminescence (PL) main peak at 1531 nm formed at 1200°C. The integrated PL intensity of the α -Er2 Si2 O7 phase was about five to ten times stronger than that of the Er2 SiO5 phase, and the α -Er2 Si2 O7 phase showed a relatively long decay time (100-300 μs) in contrast to several tens of microseconds of the Er2 SiO5 phase. Excess O from SiO2 layer may lead to the formation of the α -Er2 Si2 O 7 phase. © 2009 American Institute of Physics.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Toward Small Size Waveguide Amplifiers Based on Erbium Silicate for Silicon Photonics
H. Isshiki; T. Kimura
IEICE Transaction on Electronics, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, E91巻, 2号, 掲載ページ 138-144, 出版日 2008年02月, 査読付, Integration of light sources on a Si chip is one of milestone to establish new paradigm of LSI systems, so-called "silicon photonics." In recent years remarkable progress has been made in the Si wire waveguide technologies for optical interconnection on a Si chip. In this paper, several Er embedded materials based on silicon are surveyed from the standpoint of application to the light emission and amplification devices for silicon photonics. We have concentrated to investigate an erbium silicate (Er₂SiO₅) as a light source medium for silicon photonics. To mention the particular features, this material has a layered structure with 0.86-nm period and a large amount of Er (25at%) as its constituent. The single crystalline nature gives several remarkable properties for the application to silicon photonics. We also discuss our recent studies of Er₂SiO₅ and a possibility of the shorter waveguide amplifier.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Demonstration of ErSiO superlattice crystal waveguide toward optical amplifiers and emitters
H. Isshiki; T. Ushiyama; T. Kimura
Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science, 205巻, 1号, 掲載ページ 52-55, 出版日 2008年01月, 査読付, ErSiO superlattice crystal (SC) waveguide is demonstrated. ErSiO-SC film was formed on a SiO 2/Si substrate. After the ErSiO preform formation by sol-gel method, high temperature anneal for the crystallization was performed in Ar atmosphere. Then the ErSiO-SC layer thickness is 220 nm. Then refractive index of ErSiO-SC was estimated to be 1.8 by ellipsometry and reflection spectroscopy measurements. To obtain the lateral optical confinement, polymer cladding layer (n = 1.54) was coated on the ErSiO-SC film and the striploaded structures with 5 μm width were formed by focused ion beam (FIB) etching. The optical confinement factor F of the ErSiO-SC waveguide layer was estimated to be 0.42, assuming the lateral confinement factor was 1 because of the sufficient wide waveguide for the light. Optical pumping was performed by using a 1480 nm laser diode through the lensed fiber. The pumping power is 30 mW at the fiber input. Green light emissions corresponding to 4f intra-shell transitions from 4S 3/2 and 2H 11/2 to 4I 15/2 in the Er 3+ ions, indicating cooperative upconversion in the ErSiO-SC waveguide, can be observed by using a conventional CCD system at room temperature. The upconversion emission behaviour through the waveguide with a photon trap for the 1480 nm light reveals that the 1480 nm pumping light is well-confined into the waveguide. The cooperative upconversion as the gain limitting factor in the ErSiO-SC waveguide are discussed. © 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH &
Co. KGaA.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

シリコン発光デバイス-現状と展望-
木村 忠正; 一色 秀夫
光学, 37巻, 1号, 掲載ページ 14-20, 出版日 2008年01月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 日本語

Structure and photoluminescence comparison of Er(2)SiO(5) and Er(2)O(3) prepared by sol-gel method
X. J. Wang; H. Isshiki; T. Kimura
2008 5TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON GROUP IV PHOTONICS, IEEE, 掲載ページ 96-98, 出版日 2008年, 査読付, Two erbium compound films, Er(2)SiO(5) and Er(2)O(3) were fabricated by sol-gel method using two kinds of starting sol solutions, respectively, and corresponding structure and photoluminescence properties were studied.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Crystalline structure and luminescence properties of Er silicates fabricated on Si and SiO(2)/Si by the sol-gel method
T. Kimura; X. J. Wang; T. Nakajima; M. Ohe; T. Ushiyama; H. Isshiki
2008 5TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON GROUP IV PHOTONICS, IEEE, 掲載ページ 99-101, 出版日 2008年, 査読付, Well-ordered Er(2)SiO(5) silicates with a fast decay (similar to 10 similar to 50 mu s) of the 1.53 mu m emission was obtained on Si by sol-gel. In contrast, Er silicates on SiO(2)/Si showed different luminescence spectra with a slow fluorescence decay (tau > 100 mu s).
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Demonstration of ErSiO superlattice crystal waveguide toward optical amplifiers and emitters
H. Isshiki; T. Ushiyama; T. Kimura
PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE, WILEY-V C H VERLAG GMBH, 205巻, 1号, 掲載ページ 52-55, 出版日 2008年01月, 査読付, ErSiO superlattice crystal (SC) waveguide is demonstrated. ErSiO-SC film was formed on a SiO2/Si substrate. After the ErSiO preform formation by sol-gel method, high temperature anneal for the crystallization was performed in Ar atmosphere. Then the ErSiO-SC layer thickness is 220 nm. Then refractive index of ErSiO-SC was estimated to be 1.8 by ellipsometry and reflection spectroscopy measurements. To obtain the lateral optical confinement, polymer cladding layer (n = 1.54) was coated on the ErSiO-SC film and the strip-loaded structures with 5 pin width were formed by focused ion beam (FIB) etching. The optical confinement factor F of the ErSiO-SC waveguide layer was estimated to be 0.42, assuming the lateral confinement factor was 1 because of the sufficient wide waveguide fort he light . Optical pumping was performed by using a 1480 nm laser diode through the lensed fiber. The pumping power is 30 mW at the fiber input. Green light emissions corresponding to 4f intra-shell transitions from S-4(3/2) and H-2(11/2) to I-4(15/2) in the Er3+ ions, indicating cooperative upconversion in the ErSiO-SC waveguide, can be observed by using a conventional CCD system at room temperature. The upconversion emission behaviour through the waveguide with a photon trap for the 1480 nm light reveals that the 1480 nm pumping light is well-confined into the waveguide. The cooperative upconversion as the gain limitting factor in the ErSiO-SC waveguide are discussed. (c) 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
研究論文（学術雑誌）, 英語

シリコンをベースとする発光デバイス-現状と展望-
一色 秀夫; 木村 忠正
レーザー科学, 35巻, 9号, 掲載ページ 566-571, 出版日 2007年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 日本語

Study on crystalline properties of Er-Si-O compounds in relation to Er-related 1.54 mu m photoluminescence and electrical properties
Tadamasa Kimura; Katsuaki Masaki; Hideo Isshiki
JOURNAL OF LUMINESCENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 121巻, 2号, 掲載ページ 226-229, 出版日 2006年12月, 査読付, Er-Si-O crystalline compounds, which exhibit superlattice structures and sharp and strong Er-related 1.54 mu m photoluminescence (PL) spectra at room temperature have been formed by self-assembling growth mechanism. Oxidation of the starting materials which have Si and Er at an atomic ratio of 2:1 are prepared and then oxidation and succeeding high-temperature annealing in Ar above 1250 degrees C cause a self-assembled superlattice-structured Er-Si-O crystalline compounds. The control of the ratio of Si and Er, as well as the following oxidation and annealing processes, is found to be sensitive to the crystalline properties, PL spectra and electrical properties. In this study, Eri crystalline thin films are formed on Si substrates by sol-get and MOMBE methods, and their crystalline properties such as crystalline orientation and concentration ratio of Er, Si and 0 are investigated. Crystalline Er-Si-O films of high orientation are successfully grown on Si(1 0 0) and its inclined surface. The PL and excitation spectra, fluorescence decay and the electrical properties are found to be strongly related to the crystalline properties. Excess 0 causes a broader 1.54 mu m PL spectra, slower fluorescence decay, lower carrier-mediated excitation and higher resistivity. A precise control of 0 is found to be necessary to grow superlattice-structu red Eri compounds, which are semiconducting and are excitable via carrier-mediated excitation mechanism. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Towards epitaxial growth of ErSiO nanostructured crystalline films on Si substrates
H Isshiki; K Masaki; K Ueda; K Tateishi; T Kimura
OPTICAL MATERIALS, ELSEVIER SCIENCE BV, 28巻, 6-7号, 掲載ページ 855-858, 出版日 2006年05月, 査読付, ErSiO nanostructured crystalline films were obtained by the self-organization process at above 1200 degrees C so far. We are studying on the epitaxial growth of ErSio nanostructured crystalline films on Si substrates with views to reducing the process temperature and controlling the superstructures with layer by layer. In this paper, metal organic molecular beam epitaxy (MOMBE) growth of ErSiO nanostructured crystalline films on 15 degrees off Si(1 0 0) substrates at 900 degrees C are demonstrated. Tetra ethoxy silane (TEOS) and 2,2,6,6-tetra methyl-3,5octane dionat erbium (Er(TMOD)(3)) were used as Si-O and Er-O precursors, respectively. The X-ray diffraction result indicates the crystallization under lower temperature than the self-organization. The PL fine structure of Er-related emissions originated from the crystalline nature was observed in the as-grown ErSiO nanostructured crystalline films at room temperature. Also we discuss the possibility of hetero epitaxial growth of ErSiO nanostructured crystalline films on off-oriented Si(1 0 0) substrates from the results. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

The effect of annealing conditions on the crystallization of Er–Si–O formed by solid phase reaction
K. Masaki; T. Kawaguchi; H. Isshiki; T. Kimura
Optical Materials, ELSEVIER SCIENCE BV, 28巻, 6-7号, 掲載ページ 831-835, 出版日 2006年05月, 査読付, Er-Si-O crystal is one of the promising materials for Si-based opto-electronic devices. Crystallization of Er-Si-O is obtained by solid phase reaction of an amorphous preform which contains Er-O and Si-O bonds. However detailed crystallization mechanism is not clear. This study reports that the control of oxygen content of the sample in the annealing process for crystallization affects the fine arrangements of Er-Si-O crystals, resulting in three different types of XRD patterns and correspondingly different PL spectrum fine structures.
The sol-gel method was used to prepare the amorphous preform. The samples were then annealed at 1250 degrees C in Ar for the solid phase growth of Er-Si-O crystals. The obtained Er-Si-O crystals showed, however, some different types of XRD patterns and the PL spectra. It was speculated that a slight amount of residual oxygen in the annealing furnace affected the Er-Si-O crystal structure. To study the effect of oxygen, during solid phase growth three processes were applied; putting a Si cap on the sample to reduce the influence of the atmosphere, additionally putting a carbon sheet as oxygen getter on the sample covered with a Si cap and no Si capping. Three kinds of XRD patterns, PL spectrum fine structures, PLE spectra and PL time decays were observed, depending on the three processes. These results indicate that the fine arrangements of Er-Si-O crystals are affected by oxygen content in the crystal which is very sensitive to oxygen in the annealing Ar atmosphere during the solid phase growth and their properties are come from their particular crystalline structures. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Quasi-coherence and the field effect in Ga(As,P) “fractal” superlattice for functional photonic devices
H. Isshiki
ECTI-ECC Transactions, 4巻, 1号, 掲載ページ 56, 出版日 2006年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Upconversion emission from ErSiO superlattice crystal waveguide
H. Isshiki; T. Ushiyama; T. Kimura
2006 3RD IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON GROUP IV PHOTONICS, IEEE, 掲載ページ 67-+, 出版日 2006年, 査読付, ErSiO superlattice crystal waveguide is demonstrated. Due to the optical confinement effect, upconversion emission can be observed. From the upconversion the light propagation properties in the waveguide discussed.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

ErSiO self-organized superlattice crystals as a 1.54μm luminescent material
T. Kimura; H. Isshiki
Conference Proceedings - Lasers and Electro-Optics Society Annual Meeting-LEOS, 2005巻, 掲載ページ 766-767, 出版日 2005年, 査読付, ErSiO crystals with 17% Er contents were formed on Si. Their growth methods, superlattice structures, 1.54μm fine photoluminescence and photoexcitation spectra with Stark splitting at room temperature and small thermal quenching characteristics will be presented. © 2005 IEEE.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

ErSiO self-organized superlattice crystals as a 1.54 mu m luminescent material
T Kimura; H Isshiki
2005 IEEE LEOS Annual Meeting Conference Proceedings (LEOS), IEEE, 掲載ページ 765-766, 出版日 2005年, 査読付, ErSiO crystals with 17% Er contents were formed on Si. Their growth methods, superlattice structures, 1.54 mu m fine photoluminescence and photoexcitation spectra with Stark splitting at room temperature and small thermal quenching characteristics will be presented.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Semiconducting nature of ErSiO crystalline compounds with superlattice structure
H Isshiki; K Masaki; T Kawaguchi; T Kimura
2005 2nd IEEE International Conference on Group IV Photonics, IEEE, 掲載ページ 77-78, 出版日 2005年, 査読付, Semiconducting nature of ErSiO crystalline compounds with superlattice structure is revealed by photocurrent excitation (PCE) and Photoluminescence excitation (PLE) measurement.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Electronic structures of B 2p and C 2p levels in boron-doped diamond films studied using soft x-ray absorption and emission spectroscopy
J Nakamura; E Kabasawa; N Yamada; Y Einaga; D Saito; H Isshiki; S Yugo; RCC Perera
PHYSICAL REVIEW B, AMERICAN PHYSICAL SOC, 70巻, 24号, 掲載ページ 245111, 出版日 2004年12月, 査読付, X-ray absorption (XAS) and emission (XES) spectroscopy near B K and C K edges have been performed on metallic (similar to0.1 at. % B, B-diamond) and semiconducting (similar to0.03 at. % B and N, BN-diamond) doped diamond films. Both B K XAS and XES spectra show a metallic partial density of states (PDOS) with the Fermi energy of 185.3 eV, and there is no apparent boron-concentration dependence in contrast to the different electric property. In C K XAS spectrum of B-diamond, the impurity state ascribed to boron is clearly observed near the Fermi level. The Fermi energy is found to be almost same with the top of the valence band of nondoped diamond: E-V=283.9 eV. C K XAS of BN-diamond shows both the B-induced shallow level and N-induced deep and broad levels as the in-gap states, in which the shallow level is in good agreement with the activation energy (E-a=0.37 eV) estimated from the temperature dependence of the conductivity; namely, the change in C 2p PDOS of impurity-induced metallization is directly observed. The electric property of this diamond is ascribed mainly to the electronic structure of C 2p near the Fermi level. The observed XES spectra are compared with the discrete variational Xalpha (DVXalpha) cluster calculation. The DVXalpha result supports the strong hybridization between B 2p and C 2p observed in XAS and XES spectra, and suggests that the small amount of boron (less than or equal to0.1 at. %) in diamond occupies the substitutional site rather than interstitial site.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Self-assembled infrared-luminescent Er-Si-O crystallites on silicon
H Isshiki; MJA de Dood; A Polman; T Kimura
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 85巻, 19号, 掲載ページ 4343-4345, 出版日 2004年11月, Optically active and electrically excitable erbium complexes on silicon are made by wet-chemical synthesis. The single-crystalline Er-Si-O compound is formed by coating a Si(100) substrate with an ErCl3/ethanol solution, followed by rapid thermal oxidation and annealing. Room-temperature Er-related 1.53 mum photoluminescence is observed with a peak linewidth as small as 4 meV. The complexes can be excited directly into the Er intra-4f states, or indirectly, through photocarriers. Er concentrations as high as 14 at. % are achieved, incorporated in a crystalline lattice with a 0.9 nm periodicity. Thermal quenching at room temperature is only a factor 5, and the lifetime at 1.535 mum is 200 mus. (C) 2004 American Institute of Physics.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Erbium-silicon-oxide crystalline films prepared by MOMBE
K. Masaki; H.Isshiki; T.Kimura
Optical Materials, 27巻, 掲載ページ 876, 出版日 2004年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Erbium-silicon-oxide nano-crystallite waveguide formation based on nano-porous silicon
T. Kimura; K. Ueda; R. Saito; K. Masaki; H. Isshiki
Optical Materials, 27巻, 掲載ページ 880-883, 出版日 2004年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Structural and optical properties of Mg(x)Znl(1-x)O thin films formed by sol-gel method
T Murakawa; T Fukudome; T Hayashi; H Isshiki; T Kimura
5TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON BLUE LASER AND LIGHT EMITTING DIODES, PROCEEDINGS, WILEY-V C H VERLAG GMBH, 1巻, 掲載ページ 2564-2568, 出版日 2004年, 査読付, MgxZn1-xO thin film alloys were formed on Si substrates by a sol-gel method. The percentage of Mg was controlled by the mol ratio in the starting alcoholate sol solution. The structure of films was studied by X-ray diffraction (XRD). The grain morphology and their spatial compositions were measured by scanning electron microscopy (SEM) together with energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) analysis. The films were found to be composed of grains of around several ten nanometers in size and different Mg contents. The photoluminescence (PL) shows a bandedge emission with its peak energy changing from 3.3 eV to 3.6 eV for the Mg content of the starting alcoholate solution from 0% to 20%. (C) 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

1.5 μm PL fine structures and their extreme fast decay of crystalline ErSiO compounds
Hideo Isshiki; Katsuaki Masaki; Keisuke Ueda; Ryo Saito; Tadamasa Kimura
Proceedings of 1st IEEE International conference of Group IV Photonics 2004, IEEE, 掲載ページ 192-193, 出版日 2004年, 査読付, Er-related 1.5 mu m emissions with linewidth of less than 1meV and 10 mu s lifetime have been observed in crystalline ErSiO superstructures.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Erbium-silicon-oxide thin films formed by sol-gel method
K Masaki; H Isshiki; T Kimura
2004 IST IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON GROUP IV PHOTONICS, IEEE, 掲載ページ 95-97, 出版日 2004年, 査読付, This paper presents strong and sharp Er-related 1.53 mum photoluminescence characteristics and crystalline properties of Er-Si-O thin films formed by sol-gel method.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Preferential suppression of Auger energy backflow by separation of Er ions from carriers with a thin oxide interlayer in Er-doped porous silicon
T Kimura; H Isshiki; T Ishida; T Shimizu; S Ide; R Saito; S Yugo
JOURNAL OF LUMINESCENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 102巻, 掲載ページ 156-161, 出版日 2003年05月, 査読付, Strong enhancement of the Er-related 1.54 mum emission was obtained at room temperature from Er-doped porous silicon (PSi), when host PSi was slightly preoxidized at 900degreesC before Er incorporation. It was speculated that the formation of the oxide interlayer played an important role. Separate measurements of the energy transfer and the Auger deexcitation between carriers in Si crystallites and Er ions were carried out using a two-beam (cw and pulse) excitation method for various preoxidation time which was supposed to change the oxide interlayer thicknesses from about 1 to 10 nm. It was found that a very thin SiO2 interlayer between Si crystallites and Er. ions suppressed preferentially the Auger deexcitation to the carrier-mediated Er excitation. A thin SiO2 interlayer was also effective to suppress the phonon-assisted energy backtransfer at high temperatures (so-called temperature quenching). This preferential suppression of the energy backflow (both Auger deexcitation and temperature quenching) by a thin oxide interlayer led to a strong room temperature. Er-related emission at 1.54 mum in Er-doped porous silicon. The Er/SiO2/Si structure was also formed on a flat Si surface and quite the same result was obtained. The oxide interlayer thickness of similar to2 nm was found optimum to suppress the energy backflow sufficiently with only a slight decrease in the carrier-mediated excitation of Er ions. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Optical characterization of Er-implanted ZnO films formed by sol-gel method
T. Fukudome; A. Kaminaka; H. Isshiki; R. Saito; S. Yugo; T. Kimura
Nucl. Instr. , Meth. in Phys. Res. B, 206巻, 掲載ページ 287-290, 出版日 2003年05月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Fine structure in the Er-related emission spectrum from Er-Si-O matrices at room temperature under carrier mediated excitation
H Isshiki; A Polman; T Kimura
JOURNAL OF LUMINESCENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 102巻, 掲載ページ 819-824, 出版日 2003年05月, 査読付, Er-Si-O crystalline matrices (ESO) have been synthesized by coating the Si surface with an ErCl/ethanol solution, followed by a two-step annealing process, first in oxygen and second in argon. Fine structures of the Er3+-related photoluminescence (PL) spectrum (line width less than 4 meV) have been observed at room temperature. The PL fine structures indicate Stark splitting of the 4f-electron energy levels in erbium ions. The PL excitation spectrum at room temperature shows the carrier-mediated excitation of Er ions. These results suggest that ESO are of a stable and homogeneous structure in semiconducting silicon matrix and are optically very active. The local environment of erbium ions is discussed from the Stark splitting. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Suppression of Auger deexcitation and temperature quenching of the Er
Tadamasa Kimura; Hideo Isshiki; Sawa Ide; Takanori Shimizu; Takeshi Ishida; Riichiro Saito
Journal of Applied Physics, 93巻, 5号, 掲載ページ 2595-2601, 出版日 2003年03月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

Erbium-silicon-oxide nano-complexes prepared by wet chemical synthesis
H Isshiki; MJA de Dood; T Kimura; A Polman
OPTOELECTRONICS OF GROUP-IV-BASED MATERIALS, MATERIALS RESEARCH SOCIETY, 770巻, 掲載ページ 133-138, 出版日 2003年, 査読付, An entirely new method to fabricate optically active and carrier-mediated excitable erbium complexes on silicon is presented. The Er-Si-O nano-complexes are formed by spin-coating a Si (100) substrate with an ErCl3 solution, followed by a rapid thermal oxidation and annealing sequence (RTOA). Intense room-temperature luminescence is observed from the Er-Si-O nano-complexes, with a line width as narrow as 4 meV at room temperature. The Er emission at 1.53 mum can be excited both directly and through photo carriers. Formation and optical activation of the Er-Si-O nano-complexes are discussed. In addition, an application of the wet chemical synthesis technique to incorporation of the Er-Si-O nano-complexes into nano-porous silicon waveguides is demonstrated.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Ge dot formation on Si by MOVPE using tetramethylgermanium (Ge(CH3)(4))
M Ohtake; M Wada; M Sugiyama; H Isshiki; R Saito; S Yugo; T Kimura
2ND INTERNATIONAL CONFERENCE ON SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS, WILEY-VCH, INC, 掲載ページ 1113-1116, 出版日 2003年, 査読付, Ge dot formation on Si(100) in metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) using tetramethylgermanium (TMGe) as the Ge source is demonstrated. The dots were formed in the growth temperature range between 600 and 700 degreesC. Atomic force microscopy measurement indicates that Ge dots grow in the Stranski-Krastanov mode. By comparison of the aspect ratio of the dots to those obtained by other growth methods, it is shown that the Ge dot formation mechanism and the resulting dot shape depend on the atmosphere during the dot formation.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Study of the radiative and nonradiative processes of rare earth implanted semiconductors at low temperatures
T Kimura; H Toda; T Ishida; H Isshiki; R Saito
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, ELSEVIER SCIENCE BV, 175巻, 掲載ページ 286-291, 出版日 2001年04月, 査読付, Factors determining the low temperature fluorescent transition rate of the luminescence of rare earth implanted semiconductors are studied. Photocarrier induced Auger deexcitation has been used to separate the radiative transition rate from the fluorescent one for Er-, Er and Ne-, Er and O-implanted Si and He-implanted GaAs. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

偏光ラマン散乱による原子層超格子構造の無秩序化の評価
飯塚 博; 一色秀夫; 齋藤理一郎; 木村忠正
第48回応用物理学関係連合講演会，明治大学, 出版日 2001年03月
日本語

ゾルーゲル法により作製した希土類添加ZnOの可視域発光
上中敦史; 佐藤隆史; 石田 猛; 一色秀夫; 齋藤理一郎; 湯郷成美; 木村忠正
第48回応用物理学関係連合講演会，明治大学, 出版日 2001年03月
日本語

Luminescence from Er-doped Si film grown by solid phase epitaxy
T. Kobayashi; S. Komuro; H. Sone; S. Shimoda; H. Isshiki, T; Katayama; M. Aono
RIKEN Review, 38号, 掲載ページ 23-25, 出版日 2001年, 査読付
研究論文（大学，研究機関等紀要）, 英語

Perfect"fractal"behavior in XRD pattern of Ga（As,P）Fibonacci lattice grown by atomic layer epitaxy
H. Isshiki; J. S. Lee; Y. Aoyagi; T. Sugano
Journal of Crystal Growth, ELSEVIER SCIENCE BV, 221巻, 掲載ページ 37-40, 出版日 2000年12月, 査読付, Fractal behavior in X-ray diffraction (XRD) from a Ga(As, P) fractal-structured lattice grown by atomic layer epitaxy (ALE) has been discussed. Fibonacci progression for the 11th generation was used as the fractal arrangement of lattice. Self-similar geometry particular to fractal has been confirmed by a conventional XRD measurement system using CuKx1 radiation. In addition, the XRD spectrum shows a good agreement with the result of fast-Fourier transform (FFT) analysis, and the perfect fractal behavior for the 11th generated lattice arrangement. We can conclude that ALE is the most powerful tool for synthesis of the fractal-structured lattice. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Highly erbium-doped zinc-oxide thin film prepared by laser ablation and its 1.54μm emission dynamics
Shuji Komuro; Tooru Katsumata; Takitaro Morikawa; Xinwei Zhao; Hideo Isshiki; Yoshinobu Aoyagi
Jouronal of Applied Physics, AMER INST PHYSICS, 88巻, 12号, 掲載ページ 7129-7136, 出版日 2000年12月, 査読付, Erbium-doped ZnO (ZnO:Er) thin films were fabricated by the KrF excimer laser ablation technique, which is a useful and simple technique to dope Er atoms on the order of 10(20) cm(-3) into a host material. As-prepared ZnO:Er films showing strong c-axis orientation with a hexagonal crystalline structure indicate a low electrical resistivity of 6.4x10(-3) Omega cm. The sharp and intense photoluminescence (PL) at 1.54 mum originating from the intra-4f transition in the Er3+ ions as well as PL in UV region from the ZnO host were observed even at room temperature. Significant distinction arising from the different Er emission centers responsible for the 1.54 mum emission cannot be found in the temperature dependence between the ZnO:Er and Si:Er film as a reference, except for the PL spectrum feature and main PL peak position. This result suggests the existence of Er emission centers in ZnO:Er and Si:Er films that are different from each other. The details of Er-related 1.54 mum emission dynamics of ZnO:Er films have been investigated for the different excitation conditions, where the Er3+ ions have been excited either through a carrier-mediated process in the ZnO host, or through direct pumping into the 4f energy level of the Er3+ ions. There is no change in the 1.54 mum PL spectrum feature in spite of the different excitation conditions, whereas a sensible change can be seen in the rise time of the 1.54 mum emission. The shorter rise time of the 1.54 mum emission observed for indirect excitation implies an excitation efficiency superior to the direct excitation of Er3+ ions. This result indicates that the ZnO:Er thin films are expected to be a promising infrared optoelectronic materials candidate for carrier injection devices because of the high electrical conductivity and high excitation efficiency of the Er3+ ions of an electron-hole-mediated process resulting from ZnO host excitation. (C) 2000 American Institute of Physics. [S0021-8979(01)03201-7].
研究論文（学術雑誌）, 英語

Study of the radiative and nonradiative processes of rare earth implanted semiconductors at low temperatures
T. Kimura; H. Toda; T. Ishida; H. Isshiki; R. Saito
IBMM2000, Porto Alegre, Brasil, 出版日 2000年09月
英語

ゾルーゲル法により作製したEr添加ZnOにおけるEr^3+^の発光
石田 猛; 上中敦史; 一色秀夫; 齋藤理一郎; 湯郷成美; 木村忠正
第61回応用物理学会学術講演会，北海道工業大学, 出版日 2000年09月
日本語

多孔質Si膜中に形成したEr/SiO_2_/Si構造からの1.54μmPL発光
一色秀夫; 清水隆範; 井手佐和; 木村忠正
第61回応用物理学会学術講演会，北海道工業大学, 出版日 2000年09月
日本語

Direct evaluation of atomic layer intermixing via disordering in ALE grown (GaAs)(m)(GaP)(1) system
H Isshiki; M Takahashi; N Yamane; H Iizuka; Y Aoyagi; T Sugano; T Kimura
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 159巻, 掲載ページ 508-513, 出版日 2000年06月, 査読付, Atomic layer intermixing at pseudomorphic interfaces has been evaluated directly by changing of electronic states due to disordering in (GaAs)(m)(GaP)(1) (m = 2, 3, 4) superlattice grown by atomic layer epitaxy (ALE). The results show the critical change of the electronic structures due to atomic layer intermixing at GaAs/GaP hetero interface. The interdiffusion coefficients are about two orders of magnitude higher than values of the self-diffusion. It is suggested that microscopic and inhomogeneous strain effects are closely related to the exchange of neighboring atoms at the interface. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

1.54μm emission dynamics of erbium-doped zinc-oxide thin films
Shuji Komuro; Tooru Katsumata; Takitaro Morikawa; Xinwei Zhao; Hideo Isshiki; Yoshinobu Aoyagi
Applied Physics Letters, AMER INST PHYSICS, 76巻, 26号, 掲載ページ 3935-3937, 出版日 2000年06月, Erbium-related 1.54 mu m emission dynamics of Er-doped ZnO thin films has been investigated for the different excitation conditions. The excitation was achieved either by exciting indirectly Er3+ ions due to an electron-hole-mediated process or exciting directly discrete energy levels of Er3+ ions. There is no change in the 1.54 mu m emission spectrum feature in spite of the different excitation conditions, whereas dramatic change can be seen in the rise time of 1.54 mu m emission. The shorter rise time of 1.54 mu m emission observed for indirect excitation implies an excitation efficiency superior to direct excitation of Er3+ ions. (C) 2000 American Institute of Physics. [S0003-6951(00)03226-5].
研究論文（学術雑誌）, 英語

Site of the Er^3+^ optical centers of the 1.54μm room-temperature emission in Er-doped porous silicom and the excitation mechanism
Wei Wang; Hideo Isshiki; Shigemi Yugo; R. Saito; Tadamasa Kimura
Journal of Luminescence, ELSEVIER SCIENCE BV, 87-9巻, 掲載ページ 319-322, 出版日 2000年05月, 査読付, Sites of the Er3+ luminescent centers in Er-doped porous silicon (PS:Er) formed by immersion are studied in order to make clear the cause of the strong room temperature luminescence at 1.54 mu m due to the 4f intra-transition of Er3+ ions. The luminescence spectra and the temperature quenching of the intensity and the fluorescence lifetime are compared between PS:Er samples formed by immersion in an ErCl3/alcohol solution and Er-implanted PS, using the same PS hosts. PS:Er samples formed by immersion show a small temperature quenching in the intensity and the fluorescence lifetime, resulting in a strong luminescence at RT. On the other hand, PS:Er samples formed by Er ion implantation into PS shows almost the same strong temperature quenching as the Er-implanted crystalline Si. These results indicate that the sites of Er ions responsible for the strong RT 1.54 mu m luminescence in PS:Er formed by immersion is not inside Si nanocrystals but on the surface of Si nanocrystals. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Fabrication and optical transition dynamics of Er-doped ZnO thin films formed on Si substrates
Zhao, X; S Komuro; H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano
JOURNAL OF LUMINESCENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 87-9巻, 掲載ページ 1254-1256, 出版日 2000年05月, 査読付, Er-doped ZnO (ZnO :Er) thin films fabricated on Si substrates were investigated by photoluminescence (Pt) and PL excitation (PLE) spectroscopy. The ZnO : Er thin films emit sharp and intense 1.54 mu m luminescence. It is shown that the Er-related PL gives rise to different features under direct and indirect excitations. An over band-gap excitation leads to a faster lifetime of the 1.54 mu m PL indicating a strong interaction of electron-hole pairs in the host with 4f electrons in the Er3+ ions. The ZnO:Er is a promising candidate for optoelectronic devices excited by carrier injection because of its high electrical conductivity. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Photo-reflectance study on Ga(As,P) fractal-structured lattice
H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano
MICROELECTRONIC ENGINEERING, ELSEVIER SCIENCE BV, 51-2巻, 掲載ページ 157-163, 出版日 2000年05月, 査読付, Subband formation in fractal-structured lattice (FSL) has been investigated by photo-reflectance (PR) measurements. Ga(As,P) FSL was grown on a (001) GaAs substrate by atomic layer epitaxy (ALE). Fibonacci progression for the 11th generation was used as the fractal arrangement of lattice. The X-ray diffraction shows no periodicity but long-range order. The PR spectra show formation of the singular subband originating from the fractal lattice arrangement, and are consistent with a transfer matrix calculation on the FSL. These results suggest that the FSL arrangement can cause interference of electron wave function in the FSL. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Formation and device application of Er-doped nanocrystalline Si using laser ablation
XW Zhao; H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano; S Komuro
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-SOLID STATE MATERIALS FOR ADVANCED TECHNOLOGY, ELSEVIER SCIENCE SA, 74巻, 1-3号, 掲載ページ 197-201, 出版日 2000年05月, 査読付, Laser ablation is a successful process to fabricate Er-doped nanocrystalline Si (nc-Si) thin films with high doping densities. The formed samples show intense 1.54 mu m emission at room temperature. The high doping density of Er and the widening effect of the bandgap of the host nc-Si caused by fabricating Si in the nanometer scale give rise to a remarkable increase of the emission intensity of Er at room temperature. The time-response measurements under direct and indirect excitations reveal that the Er3+ ions doped in nc-Si are dominantly excited by an energy transfer process from the photo-generated electron-hole pairs. This gives hope to realizing the Si-based optical devices by current injection. (C) 2000 Elsevier Science S.A. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Si添加したEr^3+^イオンの励起過程における中間準位の解明―電界パルスによる中間準位の電子正孔対解離効果―
武田健太郎; 上中敦史; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第47回応用物理学関係連合講演会，2000.3.28-31，青山学院大学, 出版日 2000年03月
日本語

酸素共添加ErドープSi発光の光励起キャリアによるオージェクエンチング
戸田博之; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第47回応用物理学関係連合講演会，2000.3.28-31，青山学院大学, 出版日 2000年03月
日本語

ErドープポーラスシリコンのPL発光における酸素プレアニール効果
井手佐和; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第47回応用物理学関係連合講演会，2000.3.28-31，青山学院大学, 出版日 2000年03月
日本語

Erドープ多孔質Siの発光特性に対する表面Si保護効果
清水隆範; 石山卓茂; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第47回応用物理学関係連合講演会，2000.3.28-31，青山学院大学, 出版日 2000年03月
日本語

Auger deexcitation of the 1.54μmeission of Er and O implanted silicom
T. Nakanose; T. Kimura; H. Isshiki; S. Yugo; R. Saito
Nuclear Inseruments and Method in Physics Research B, ELSEVIER SCIENCE BV, 161巻, 掲載ページ 1080-1084, 出版日 2000年03月, 査読付, This paper describes the Anger de-excitation of the Er3+-related 1.54 mu m luminescence of Er and O coimplanted silicon. Time response of the Er-related 1.54 mu m emission to 0.3 ns wide light pulses of the 337 nm N-2 laser line is measured under CW illumination of the Ar ion laser 488 nm line. O coimplantation is found to produce new Si:Er-O luminescence centers which illuminate at the same wavelength as Si:Er. but with a much shorter fluorescence lifetime. The time response of the Si:Er-O luminescence is found to be very sensitive to the Ar 488 nm CW illumination. Both the intensity and the fluorescence lifetime decrease rapidly with increase of the CW light intensity. The Auger coefficient of Er-O centers obtained is about ten times larger with respect to Si:Er. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

1540nm stimulated emission from Er-doped nanocrystalline Si waveguides formed on Si substrates
X. Zhao; S. Komro; H. Isshiki; Y. Aoyagi; T. Sugano
24^th^ International Conference on the Physics of Semiconductors（World Scientific Publishing, CO-ROM），0313.pdf, 掲載ページ 0313, 出版日 2000年, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

希土類ドープ半導体発光の光励起キャリアによるオージェクエンチング
戸田博之; J. F. Suyver; P. G. Kik; A. Polman; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
秋季第60回応用物理学会学術講演会，甲南大学, 出版日 1999年09月
日本語

Er ドープポーラスシリコンのPL発光における酸素プレアニール効果
井手佐和; 戸田博之; 武田健太郎; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
秋季第60回応用物理学会学術講演会，甲南大学, 出版日 1999年09月
日本語

Photoluminescence and optical transition dynamics of Er3+ ions in porous Si
XW Zhao; H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano; S Komuro
JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY, JOURNAL MATER SCI TECHNOL, 15巻, 4号, 掲載ページ 357-362, 出版日 1999年07月, 査読付, Er was doped into porous Si by immersing the porous Si sample in a saturated ErCl3:ethanol solution. Sharp and intense 1.54 mu m photoluminescence caused by intra-4f-shell transitions in Er3+ ions was observed up to room temperature. It is shown that the immersing process is valid to dope Er in high concentration in porous Si. Time resolved study of the Er-doped porous Si revealed that the doped Er3+ ions are excited by energy transfer from photo-generated electron-hole pairs in the host. The energy back transfer process from the excited 4f-electrons in the Er3+ ion to the host is not a dominant factor to quench the Er-related emission in porous Si. Our results are well explained by a proposed model in which an intermediate state was introduced.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Er ドープシリコンの発光におけるエネルギー伝達機構と酸素添加の効果
木村忠正; 中ノ瀬貴生; 戸田博之; 齋藤理一郎; 一色秀夫
第８回シリコンテクノロジー研究会「光るシリコン―プロセス・素子技術の新展開」,1999年4月23日，東京農工大学, 掲載ページ 16-21, 出版日 1999年04月
日本語

Er ドープシリコンの発光におけるエネルギー伝達機構と酸素添加の効果
木村忠正; 中ノ瀬貴生; 戸田博之; 齋藤理一郎; 一色秀夫
第８回シリコンテクノロジー研究会「光るシリコン―プロセス・素子技術の新展開」,1999年4月23日，東京農工大学, 出版日 1999年04月
日本語

Ga（As,P）１次元フラクタル格子における電子状態
一色秀夫; 木村忠正; 青柳克信; 菅野卓雄
第46回効用物理学関係連合講演会，野田, 出版日 1999年03月
日本語

Er添加ZnO薄膜の作成と発光
小室修二; 森川滝太郎; 趙新為; 一色秀夫; 青柳克信
第46回効用物理学関係連合講演会，野田, 出版日 1999年03月
日本語

Er添加Si微粒子材料のPLE測定
小室修二; 森川滝太郎; 趙新為; 一色秀夫; 青柳克信; 菅野卓雄
第46回効用物理学関係連合講演会，野田, 出版日 1999年03月
日本語

Si中に熱拡散したErの発光スペクトル
山下 裕; 中ノ瀬貴生; 王 威; 戸田博之; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第46回応用物理学関係連合講演会，1999年3月28-31日，（東京理科大学）, 出版日 1999年03月
日本語

イオン注入法により作製したEr添加Siにおける1.54μm発光の時間応答(3)-CWレーザ照射下における時間応答特性-
山下 裕; 中ノ瀬貴生; 王 威; 戸田博之; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第46回応用物理学関係連合講演会，1999年3月28-31日，（東京理科大学）, 出版日 1999年03月
日本語

ErドープポーラスシリコンのEr発光中心サイト
王 威; 戸田博之; 井手佐和; 中ノ瀬貴生; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第46回応用物理学関係連合講演会，1999年3月28-31日，（東京理科大学）, 出版日 1999年03月
日本語

Hoドープシリコンにおける1.20μm 発光の温度特性
戸田博之; 中ノ瀬貴生; J. F. Suyver; P. G. Kik; A. Polman; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
春季第46回応用物理学関係連合講演会，1999年3月28-31日，（東京理科大学）, 出版日 1999年03月
日本語

非周期系超格子における電子状態のコヒーレント制御
一色秀夫; 木村忠正; 青柳克信; 菅野卓雄
理研シンポジウム"第二回コヒーレント科学"，和光市, 出版日 1999年02月
日本語

Time response of 1.54um emission from highly Er-doped nanocrystalline Si films prepared by laser ablation
S. Komuro; T. Katsumata; T. Morikawa; X. Zhao; H. Isshiki; Y. Aoyagi
Appl. Phys. Lett. 74, 掲載ページ 120-122, 出版日 1999年
英語

Fabrication and stimulated emission of Er-doped nanocrystalline Si waveguides formed on Si substrates by laser ablation
XW Zhao; S Komuro; H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 74巻, 1号, 掲載ページ 120-122, 出版日 1999年01月, 査読付, Er-doped nanocrystalline Si (nc-Si) waveguides were fabricated on Si substrates and investigated by optical pumping. A stimulated emission at 1540 nm was demonstrated at room temperature. The sizes of the fabricated Er-doped nc-Si waveguides were 5000 nmX200 nmXL, where L is the cavity length and is changed from 1 to 10 mm. Superlinear optical outputs at 1540 nm were observed for the waveguides longer than 3 mm. The threshold of the optical output where the stimulated emission occurs is in the order of 10 MW/cm(2), and is demonstrated to depend on the cavity length of the waveguides. A large reduction of decay lifetimes of the light output from a cleavage facet of the Er-doped nc-Si waveguides was observed when the pumping power density exceeded the thresholds indicating an increase of transition probabilities in intra-4f electrons in Er3+ ions caused by the stimulated emission. Better 1540 nm laser performance and lower pumping power density should be obtained by optimizing the device structure and increasing the Er concentration. (C) 1999 American Institute of Physics. [S0003-6951(99)04301-6].
研究論文（学術雑誌）, 英語

Time response of 1.54 mu m emission from highly Er-doped nanocrystalline Si thin films prepared by laser ablation
S Komuro; T Katsumata; T Morikawa; XW Zhao; H Isshiki; Y Aoyagi
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 74巻, 3号, 掲載ページ 377-379, 出版日 1999年01月, 査読付, Er-doped nanocrystalline Si thin films have been controllably prepared over the Er density of 10(19)-10(21) cm(-3) using a prescribed amount of Er in a bulk target by laser ablation. Intense photoluminescence at 1.54 mu m originating from intra-4f shell transitions in Er3+ ions has been observed. The increase of Er density cannot immediately result in a linear increase in Er3+-emission intensity. The time response measurement indicated that the change in the rise time of the Er3+ emission directly shows that Er3+ ions are excited by the energy transfer associated with the recombination of electron-hole pairs generated optically in the Si host. We found that the decrease of the excitation efficiency of Er3+ ions was responsible for the suppression of the Er3+-emission intensity in highly Er-doped nanocrystalline Si thin films. (C) 1999 American Institute of Physics. [S000-6951(99)02703-5].
研究論文（学術雑誌）, 英語

Energy transfer efficiency of the 1.54μm luminescence of Er-implanted silicon in relation to post-implantaion annealing and impurity coimplantaion
T Kimura; T Nakanose; W Wang; H Isshiki; R Saito
Nuclear Instru ments and Method in Physics Research B, ELSEVIER SCIENCE BV, 148巻, 1-4号, 掲載ページ 486-491, 出版日 1999年01月, CZ-Si (p-type, 0.1-0.2 Omega cm) is implanted with Er ions together with O or Ne ions. The 1.54 mu m photoluminescence (PL) intensity and the decay time are measured as Functions of ambient temperature From 20 to 200 K. The energy transfer efficiency from host Si to Er3+ 4f-electrons is derived from the above results and is found to be temperature dependent. In contrast to the almost temperature independency of the energy transfer efficiency for sufficiently annealed Er-implanted Si. it shows a decreasing tendency above 30-50 K when defects are introduced by Ne ion coimplantation, whereas it shows an increase above similar to 100 It when O ions are coimplanted. (C) 1999 Elsevier Science B.V. Ail rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Energy transfer efficiency of the 1.54μm luminescence of Er-implanted silicon in relation to post-implantation annealing and impurity coimplantation
T. Kumura; T. Nakanose; W. Wang; H. Isshiki; R. Saito
Nucl. Instr. and Meth. in Phy. Res. B148, ELSEVIER SCIENCE BV, 148巻, 1-4号, 掲載ページ 486-491, 出版日 1999年01月, CZ-Si (p-type, 0.1-0.2 Omega cm) is implanted with Er ions together with O or Ne ions. The 1.54 mu m photoluminescence (PL) intensity and the decay time are measured as Functions of ambient temperature From 20 to 200 K. The energy transfer efficiency from host Si to Er3+ 4f-electrons is derived from the above results and is found to be temperature dependent. In contrast to the almost temperature independency of the energy transfer efficiency for sufficiently annealed Er-implanted Si. it shows a decreasing tendency above 30-50 K when defects are introduced by Ne ion coimplantation, whereas it shows an increase above similar to 100 It when O ions are coimplanted. (C) 1999 Elsevier Science B.V. Ail rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Time response of 1.54 mu m emission from highly Er-doped nanocrystalline Si thin films prepared by laser ablation
S Komuro; T Katsumata; T Morikawa; XW Zhao; H Isshiki; Y Aoyagi
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 74巻, 3号, 掲載ページ 377-379, 出版日 1999年01月, Er-doped nanocrystalline Si thin films have been controllably prepared over the Er density of 10(19)-10(21) cm(-3) using a prescribed amount of Er in a bulk target by laser ablation. Intense photoluminescence at 1.54 mu m originating from intra-4f shell transitions in Er3+ ions has been observed. The increase of Er density cannot immediately result in a linear increase in Er3+-emission intensity. The time response measurement indicated that the change in the rise time of the Er3+ emission directly shows that Er3+ ions are excited by the energy transfer associated with the recombination of electron-hole pairs generated optically in the Si host. We found that the decrease of the excitation efficiency of Er3+ ions was responsible for the suppression of the Er3+-emission intensity in highly Er-doped nanocrystalline Si thin films. (C) 1999 American Institute of Physics. [S000-6951(99)02703-5].
研究論文（学術雑誌）, 英語

イオン注入ErドープポーラスシリコンのEr発光中心サイト
王 威; 戸田博之; 井手佐和; 中ノ瀬貴生; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
秋季第59回応用物理学会学術講演会（広島大学）, 出版日 1998年09月
日本語

イオン注入装置により作製したEr添加Siにおける1.54μm発光の時間応答(2)-Erイオンの励起過程に与える酸素共添加の影響-
中ノ瀬貴生; 戸田博之; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
秋季第59回応用物理学会学術講演会（広島大学），17p-R-2, 出版日 1998年09月
日本語

Hoドープシリコンの光学的および電気的特性
J. F. Suyver; P. G. Kik; A. Polman; G. Franzo; S. Coffa; 戸田博之; 一色秀夫; 齋藤理一郎; 木村忠正
秋季第59回応用物理学会学術講演会（広島大学），17p-R-7, 出版日 1998年09月
日本語

Er添加ナノ微結晶Si導波路からの1.54μmr誘導放出（Ｉ）
趙新為; 小室修二; 一色秀夫; 森川滝太郎; 青柳克信; 菅野卓雄
第59回応用物理学会学術講演会，広島, 出版日 1998年09月
日本語

ErドープSi微粒子の1.54μm 発光(7)-Erイオン励起過程のEr濃度依存性-
一色秀夫; 趙新為; 小室修二; 森川滝太郎; 青柳克信; 菅野卓雄
第59回応用物理学会学術講演会，広島, 出版日 1998年09月
日本語

Conduction subband formation in GaAsmGaPn Fractal Structured atomic-layer-superlatiice grown by atimic layer epitaxy
H. Isshiki; K. Tanaya; T. Kimura; J. S. Lee; Y Aoyagi; T. Saito
24rd International Conference on the Physicas of Semiconductors，August 2-7，1998，（Jerusalem, Israel）, 出版日 1998年08月
英語

1540nm stimulated emission from Er-doped nanocrystalline Si waveguides formed on Si substrates
X. Zhao; S. Komuro; H. Isshiki; Y. Aoyagi; T. Saito
24rd International Conference on the Physicas of Semiconductors，August 2-7，1998，（Jerusalem, Israel）, 出版日 1998年08月
英語

Energy Transfer Efficiency of the 1.54μm Luminescence of Er-Implanted Silicon in Relation to Post-Implantation Annealing and Impurity Coimplantation
T. Kiumura; T. Nakanose; W. Wang; H. Isshiki; R. Saito
IBMM98 Amsterdam, 出版日 1998年08月
英語

(GaAs)(m)(GaP)(n) low dimensional short-period superlattice fabricated by atomic layer epitaxy
H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano
MICROELECTRONIC ENGINEERING, ELSEVIER SCIENCE BV, 43-4巻, 掲載ページ 301-307, 出版日 1998年08月, The fabrication of (GaAs)(m)(GaP)(n) low dimensional short-period superlattices (LD-SPSL) by using advanced atomic layer epitaxy (ALE) techniques is demonstrated. (GaAs)(m)(GaP)(n) SPSL were grown on V-grooved GaAs substrates by using the ALE growth mode switching technique, between anisotropic (for GaAs growth) and isotropic (for Gap growth) ALE. The lateral confined systems composed of well-defined (GaAs),(GaP), SPSL have been confirmed via transmission electron microscopy (TEM). The zone-folding effect has been observed in the (GaAs),(GaP), LD-SPSL via photoluminescence (PL) measurements. Also multi-quantum wire structures (MQWR) composed by (GaAs)(m)(GaAs0.8P0.2)(n) SPSL, which were strong-coupled (m = 20, n = 5) and weak-coupled (m = 20, It = 20) systems, were fabricated. The coupling and the lateral confinement effects have been clearly observed via PL and PL excitation measurements. (C) 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Time resolved study on 1.54μm emisson of Er-implanted Si
T. Nakanose; H. Isshiki; T. Kimura
17th Electronic Materials Symposium, Izu-Nagaoka, 出版日 1998年07月
英語

Effects of hydrogen plasma treatment on the 1.54 μm luminescence of erbium-doped porous silicon
T. Dejima; R. Saito; S. Yugo; H. Isshiki; T. Kimura
J. Appl.Phys., AMER INST PHYSICS, 84巻, 2号, 掲載ページ 1036-1040, 出版日 1998年07月, Well resolved, sharp photoluminescence (PL) peaks of Er3+ (4f(11)) ions at similar to 1.54 mu m are obtained from Er-doped porous silicon (PS:Er) on which a hydrogen plasma treatment is carried out after electrochemical incorporation of Er3+ ions into porous silicon. The full width at half maximum (FWHM) of the 1.538 mu m main peak at 20 K is less than 1 nm, which is much smaller than that obtained from PS:Er samples annealed in a H-2 or O-2 flow (FWHM 7-10 nm), and is comparable to that of Er-doped crystalline silicon. The thermal quenching of the PL intensity is, however, relatively small, the PL intensity decreasing only by a factor of 10 from 20 to 300 K. (C) 1998 American Institute of Physics. [S0021-8979(98)03114-4].
研究論文（学術雑誌）, 英語

InGaAs/GaAs quantum nanostructure fabrication on GaAs (111)A vicinal substrates by atomic layer epitaxy
JS Lee; H Isshiki; T Sugano; Y Aoyagi
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMER INST PHYSICS, 83巻, 10号, 掲載ページ 5525-5528, 出版日 1998年05月, 査読付, InGaAs/GaAs quantum wire (QWR) and dots were fabricated on GaAs (111)A vicinal substrates by the atomic layer epitaxy (ALE) technique. In0.25Ga0.75As QWR structures were formed on metalorganic vapor phase epitaxy grown homogeneous multiatomic height steps on GaAs (111)A vicinal substrates misoriented toward the [11(2) over bar] direction. In photoluminescence measurement only one spectrum, which shows strong polarization dependence, was observed. The result and its narrow full. width at half maximum of 10 meV imply that the elimination of the wetting layer and excellent size uniformity are realized by the ALE technique. Spontaneous alignment of InGaAs quantum dots was also achieved by the ALE method. Boxlike shaped dot arrays of which height is restricted by the step height indicate that the ALE growth on the(lll)A vicinal surface has an effect on not only the arrangement but also on the size and shape control of quantum nanostructures. (C) 1998 American Institute of Physics.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Erドープポーラスシリコンの酸素プラズマ処理
出島 徹; 一色秀夫; 湯郷成美; 齋藤理一郎; 木村忠正
第45回応用物理学会春季講演，30pZQ/5，（東京工科大学，1998年3月30日）, 出版日 1998年03月
日本語

Size Control of Si nanocrystalliees formed in amorphous Si maerix by Er doping(共著)
X. Zhao; S. Komuro; S. Fujita; H. Isshiki; Y. Aoyagi; T. Sugano
Material Science ad Engineering B51, ELSEVIER SCIENCE SA, 51巻, 1-3号, 掲載ページ 154-157, 出版日 1998年02月, Si nanocrystallites formed in amorphous Si (a-Si) show intense blue luminescence at room temperature. The samples are fabricated by crystallization of a-Si thin films, which leads to a large size dispersion of the nanocrystallites due to a random distribution of strain fields in the a-Si phase. In this work, we demonstrate a process of controlling the crystallite size by doping Er in the a-Si layers. The doped Er atom introduces additional strain in the a-Si matrix and behaves as a nucleation center during the crystallization. It is demonstrated that the average size of the Si nanocrystallites is almost independent of the crystallization time for a certain Er concentration and a certain annealing temperature. By controlling the Er density and crystallization temperature, we have fabricated a series of nanocrystalline (nc) Si samples having the average sizes from 3 to 10 nm. The smallest size achieved here is 2.7 nm. A bright blue luminescence from the Si nanocrystallites as well as a 1.54 mu m emission from the doped Er3+ ions were observed up to room temperature. (C) 1998 Elsevier Science S.A. All rights reserved.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Surface structure control of GaAs (111)A vicinal substrates by metal-organic vapor-phase epitaxy
JS Lee; H Isshiki; T Sugano; Y Aoyagi
JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, ELSEVIER SCIENCE BV, 183巻, 1-2号, 掲載ページ 43-48, 出版日 1998年01月, 査読付, Periodic structures with high uniformity have been fabricated by metal-organic vapor-phase epitaxy on GaAs(111)A vicinal surfaces. Scanning electron microscope and atomic force microscope surface images show strict dependence on substrate off-direction, growth temperature (T-g), and V/III ratio. Giant steps with long-range continuity and high uniformity have been formed on GaAs (111)A substrates misoriented towards the [112] direction. In addition, the heights of the giant steps show the saturation at high T-g: and the value is independent of substrate off-angle, On the other hand, homogeneous zigzag steps have emerged on the substrate off toward the [001] azimuth after the growth at high T-g, whereas relatively rough steps were formed on both substrates at low T-g. The results indicate the growth-mode transition from step-flow to facet formation as growth temperature gets higher.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Time decay characteristics of the Yb^3＋^-related 0.98μm emissions in porous silicon
Tadamasa Kimura; Yasuhiro Nishida; Tohru Dejima; Riichiro Saito; Hideo Isshiki
1997 MRS FALL MEETING. Boston, December 1-5, Materials Research Society Symposium Proceedings，Materials and Devices for Silicon-Based Ooptoelectronics, ed, by J. E. Cunningham, S. Coffa, A. Polman, and R. Soref, MATERIALS RESEARCH SOCIETY, 486巻, 掲載ページ 293-298, 出版日 1998年, Enhanced emissions at 0.98 mu m of Yb3+ ions (F-2(6/2) --> F-2(7/2)) incorporated in porous silicon are obtained when the host porous silicon is pre-annealed in an O-2 containing atmosphere. Time decay characteristics are measured for the Yb3+-related 0.98 pm emissions as well as for the emissions of these host porous silicon between 20 K and 300 K. The decay of the Yb3+ peak at 20 K is characterized with a fast (similar to 30 mu s) and a slow decay time (less than or equal to similar to 400 mu s), whereas it is fitted with one slow decay time (similar to 390 mu s) at 300 K. The results are explained in terms of two optical centers: one has a fast fluorescent lifetime with a large temperature quenching, and the other has a slow fluorescent lifetime which is nearly constant between 20 K and 300 K.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Optical activation of erbium doped porous silicon by hydrogen plasma treatment
T Dejima; R Saito; S Yugou; H Isshiki; T Kimura
MATERIALS AND DEVICES FOR SILICON-BASED OPTOELECTRONICS, MATERIALS RESEARCH SOCIETY, 486巻, 掲載ページ 287-292, 出版日 1998年, Er3+-doped porous silicon (Er:PS) shows strong room temperature emissions at similar to 1.54 mu m. However, its spectrum is usually much broader than that of Er-doped crystalline silicon (full-width at half maximum - FWHM - is similar to 10 nm). It is probably because Er ions are located in amorphous phases. We report in this paper that strong and very sharp Er3+ 1.54 mu m emissions are obtained, when Er:PS samples are treated in a hydrogen plasma. Porous silicon layers are formed by anodic etching and then doped with Er3+ ions in an ErCl3/ethanol solution by an electrochemical method, and then treated in a hydrogen plasma at similar to 1000 degrees C from 0.5 min to 90 min for the optical activation. Several sharp peaks are observed at 20K, of which the strongest peak is located at 1.538 mu m with an FWHM less than 1 nm. This value is comparable to that obtained from Er3+-doped crystalline silicon formed by means of molecular beam epitaxy (MBE) or ion implantation. Comparisons are made among hydrogen plasma, argon plasma, H-2 flow and vacuum for the post-dope annealing atmosphere. Fourier-transform infrared (FT-IR) absorption and secondary ions mass spectrometry (SIMS) measurements are also carried out. We conclude that preferential etching of amorphous surface layers, and termination of dangling bonds of silicon nanocrystallites with hydrogen atoms and formation of Er-H complexes may be responsible for the strong and sharp Er3+-related luminescence.
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

High-magnetic field-large blueshift and depopulation of a quasi-one-dimensional electron-hole system in P-type modulation-doped semiconductor guantum wires. (共著)
S Nomura; H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano; K Uchida; N Miura
Physical Review B, AMER PHYSICAL SOC, 57巻, 4号, 掲載ページ 2407-2414, 出版日 1998年01月, Magneto-optical effects in p-type modulation-doped semiconductor quantum wires are investigated up to 40 T. Heavy doping of holes above the light-hole-like state at 0 T enables us to observe both the heavy-and light-hole-like states in the photoluminescence. A large blueshift in the photoluminescence peak and depopulation of the light-hole-like states by magnetic fields are observed. A realistic self-consistent Hartree calculation reveals that the observed large blueshift is due to the indirect-gap formation induced by the impurity ions in the barrier.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Photoluminescence and probe effect of Er-doped nanometer-sized Si materials
XW Zhao; S Komuro; H Isshiki; S Maruyama; Y Aoyagi; T Sugano
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 113巻, 掲載ページ 121-125, 出版日 1997年04月, 査読付, Er was doped into porous Si and nanocrystalline Si thin films. Sharp and intense photoluminescence at 1.54 mu m was observed up to room temperature. We demonstrate that Er3+ ions are excited by an energy transfer process from the excited electron-hole pairs in the host materials and no direct excitation of Er3+ ions can be observed. This fact suggests that the Er emission could be used as a probe to determine absorption edges of:he hosts. This idea was first applied to Er-doped porous Si. Identical excitation edges of the 1.54 mu m emission and the visible emission from porous Si have been demonstrated, We suggest that the method should also be valid for measuring the absorption edge of a nanometer-sized Si host material even if it is not luminescent.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Multiatomic step formation with excellent uniformity on vicinal (111)A GaAs surfaces by metalorganic vapor-phase epitaxy
JS Lee; H Isshiki; T Sugano; Y Aoyagi
JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, ELSEVIER SCIENCE BV, 173巻, 1-2号, 掲載ページ 27-32, 出版日 1997年03月, 査読付, Giant steps with high uniformity and continuity have been successfully formed by metalorganic vapor-phase epitaxy on GaAs(111)A vicinal surfaces for the application of quantum wire fabrication. The step height is more than 30 monoatomic layer at a growth temperature of 660 degrees C. The surface morphologies obtained from scanning electron microscopy and atomic force microscopy measurements show the straight steps on (111)A substrates misoriented toward <[ (2)over bar 11]> direction with high uniformity. Terrace uniformity and step continuity are improved as the off-angle increases. A straight section of a step exceeding 10 mu m was obtained on 4 degrees off-substrate. Fluctuation has also been suppressed within 1 monoatomic layer height on this vicinal substrate.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Selective area growth at multi-atomic-height steps arranged on GaAs (111)A vicinal surfaces by atomic layer epitaxy
JS Lee; H Isshiki; T Sugano; Y Aoyagi
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 112巻, 掲載ページ 132-137, 出版日 1997年03月, 査読付, A quantum wire array has been fabricated on GaAs (111)A vicinal substrates by continuous growth of metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) and atomic layer epitaxy (ALE). The formation of multi-atomic height steps with high uniformity and continuity has been achieved by MOVPE on GaAs (111)A vicinal substrates misoriented toward [<(2)over bar 11>] direction. In the ALE process, the growth rate of the GaAs layer on the (111)A terrace has been controlled with the source gas feeding sequence and the growth temperature. Growth suppression on the (111)A terrace and selective adsorption of source molecules at the step region has been confirmed. A GaAs/GaAs0.9P0.1 quantum wire structure has been fabricated on the (111)A vicinal surface using an ALE selective growth technique.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Quantum wire structures incorporating (GaAs)(m)(GaP)(n) short-period superlattice fabricated by atomic layer epitaxy
H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 112巻, 掲載ページ 122-126, 出版日 1997年03月, Lateral confined systems of (GaAs)(m)(GaP)(n) short-period superlattice (SPSL) fabricated by using atomic layer epitaxy (ALE), for composition control in quantum nano-structures, are demonstrated. (GaAs)(m)(GaP)(n) SPSL were grown on V-grooved GaAs substrates by the localized-ALE on nanometer scale. The lateral confined systems composed of well-defined (GaAs)(m)(GaP)(n) SPSL have been confirmed via transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence (PL) measurements. Also GaAs/(GaAs)(m)(GaP)(n)-SPSL quantum wire structures were fabricated by ALE growth, and composition control in the structures was successfully realized for the first time.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Room-temperature luminescence from erbium-doped silicon thin films prepared by laser ablation
S Komuro; S Maruyama; T Morikawa; XW Zhao; H Isshiki; Y Aoyagi
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 69巻, 25号, 掲載ページ 3896-3898, 出版日 1996年12月, 査読付, We present a useful and simple technique to prepare controllable Er-doped Si thin films using KrF excimer laser ablation. The sharp intense photoluminescence (PL) at 1.54 mu m originating from the intra-4f shell transition in Er3+ ions was observed from 18 K up to room temperature. Characteristics of PL thermal quenching and time decay of prepared Er-doped Si thin films are very similar to those of Er-doped porous Si and/or Er-doped amorphous Si. Furthermore, observation of Er3+ emission from as-prepared thin films without thermal annealing suggests that the Er doping in the form of Er atomic radical species produced by laser ablation is essential in activation of Er3+ ions. Moreover, incorporating a prescribed amount of Er in the bulk target enables us to control the Er doping level in thin films prepared by laser ablation. (C) 1996 American Institute of Physics.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Self limiting growth on nominally oriented (111)A GaAs substrates in atomic layer epitaxy
JS Lee; S Iwai; H Isshiki; T Meguro; T Sugano; Y Aoyagi
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 103巻, 3号, 掲載ページ 275-278, 出版日 1996年11月, 査読付, Layer-by-layer growth on nominally oriented(111)A GaAs substrate has been performed by atomic layer epitaxy (ALE). Under enough AsH3 feeding, the growth rate saturation of one-fourth monolayer per cycle was observed at the T-g range between 560 degrees C and 600 degrees C and three-eighths of monolayer per cycle at the T-g range below 550 degrees C on (111)A substrate. The drastic change of the growth rate saturation at around 550 degrees C indicates some kinds of surface reconstructions or site occupation on (111)A surface during AsH3 supply.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Magnetic field effects in p-type modulation-doped GaAs quantum wires
S Nomura; H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano
PHYSICA B, ELSEVIER SCIENCE BV, 227巻, 1-4号, 掲載ページ 38-41, 出版日 1996年09月, 査読付, Diamagnetic shifts of p-type modulation-doped quantum wires are investigated, Both the heavy- and light-hole-like states are observable in the photoluminescence spectra by heavily doping holes above the light-hole-like state. This allows us the first measurement of the diamagnetic shifts of both the heavy- and light-hole-like states in quantum wires. The observed large diamagnetic shift coefficients are due to asymmetric distribution of the charge densities of an electron and holes in quantum wires.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Atomic layer epitaxy of GaAs and GaAsxP1-x on nominally oriented GaAs(111) substrates with high quality surface and interfaces
JS Lee; S Iwai; H Isshiki; T Meguro; T Sugano; Y Aoyagi
JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, ELSEVIER SCIENCE BV, 160巻, 1-2号, 掲載ページ 21-26, 出版日 1996年03月, 査読付, Layer-by-layer growth of GaAs and GaAsxP1-x (x = 0.7-0.8) on nominally oriented (111) substrates has been performed by atomic layer epitaxy (ALE). The ideal growth rate of one monolayer per cycle was obtained on a (111)B substrate, but not on a (111)A substrate, Mirror-like smooth surface morphologies can be obtained on both (111)A and (111)B substrates in a wide range of growth conditions. The X-ray rocking curve of the GaAsxP1-x/GaAs multilayer sample grown on the(lll)B substrate showing clear satellite patterns indicates abrupt interfaces that are superior to those of the (100) sample. It was also found that the disorder in growth such as the generation of hillocks can be reduced drastically by the ALE method.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Characterization of GaAs/GaAsP quantum wire structures fabricated by atomic layer epitaxy
H Isshiki; Y Aoyagi; T Sugano; S Iwai; T Meguro
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, AMER INST PHYSICS, 78巻, 12号, 掲載ページ 7277-7281, 出版日 1995年12月, We have developed a fabrication process for isolated quantum wire structures, using advanced atomic layer epitaxy (ALE) techniques based on the self-limiting effect. We describe several advantages of the self-limiting effect for the fabrication process of quantum nanostructures. We also present characterizations of the quantum wire structures including photoluminescence (PL) measurements. Due to the fact that the ALE is localized on a nanometer scale and that a growth mode switching technique between isotropic and anisotropic ALE was used, well-defined GaAs quantum wires with structure control were successfully realized. Also, quantum confinement effects of one-dimensional systems have been observed clearly in the quantum wires via PL measurements. (C) 1995 American Institute of Physics.
研究論文（学術雑誌）, 英語

STEP INDUCED DESORPTION OF ASHX IN ATOMIC LAYER EPITAXY ON GAAS(001) VICINAL SUBSTRATES
JS LEE; S IWAI; H ISSHIKI; T MEGURO; T SUGANO; Y AOYAGI
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 67巻, 9号, 掲載ページ 1283-1285, 出版日 1995年08月, 査読付, We investigate the growth rate of GaAs homoepitaxy on (001) just and vicinal substrates as a function of substrate temperature, feeding rate of source gases, and H-2 purge duration during the atomic layer epitaxy (ALE) process. The desorption of AsHx (x = 0, 1, 2) on vicinal surfaces during ALE was confirmed to be the migration of adsorbed AsHx molecules on the surface and desorption at the steps. (C) 1995 American Institute of Physics.
研究論文（学術雑誌）, 英語

SURFACE PROCESSES OF SELECTIVE GROWTH BY ATOMIC LAYER EPITAXY
H ISSHIKI; Y AOYAGI; T SUGANO; S IWAI; T MEGURO
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 82-3巻, 掲載ページ 57-63, 出版日 1994年12月, Characteristics and mechanisms, of the crystallographic selective growth by atomic layer epitaxy (ALE) and the localized ALE growth over the nanometer scale area, are discussed focusing on the surface process. The experimental results indicate that higher growth temperature, and longer hydrogen purge time after AsH3 supply, promote the crystallographic selectivity of GaAs ALE growth. The characteristics of the ALE selective growth include high crystallographic selectivity, and high uniformity in the nanometer scale. The mechanisms of ALE selective growth seem to be caused by the separate enhancement of As desorption process and the self-limiting mechanism of Ga precursor adsorption process on the GaAs surface.
研究論文（学術雑誌）, 英語

RECTANGULAR SHAPED QUANTUM-WIRE FABRICATION BY GROWTH MODE SWITCHING BETWEEN ISOTROPIC AND ANISOTROPIC ATOMIC LAYER EPITAXY
H ISSHIKI; S IWAI; T MEGURO; Y AOYAGI; T SUGANO
JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH, ELSEVIER SCIENCE BV, 145巻, 1-4号, 掲載ページ 976-977, 出版日 1994年12月
研究論文（学術雑誌）, 英語

Time-resolved study on the impact excitation and quenching processes of the 1.54μm electro luminescence emission of Er ions in InP
T. Kimura; H. Isshiki; H. Ishida; S. Yugo; R. Saito; T.Ikoma
J. Appl. Phys., 76巻, 掲載ページ 3714-3719, 出版日 1994年09月, 査読付
研究論文（学術雑誌）, 英語

REDUCTION OF CARBON IMPURITY IN GAAS BY PHOTOIRRADIATION IN ATOMIC LAYER EPITAXY
S IWAI; T MEGURO; H ISSHIKI; T SUGANO; Y AOYAGI
APPLIED SURFACE SCIENCE, ELSEVIER SCIENCE BV, 79-80巻, 掲載ページ 232-236, 出版日 1994年05月, 査読付, GaAs was grown by the atomic layer epitaxy (ALE) technique by means of the alternate supply of trimethylgallium for 1 s and arsine (AsH3) with photo irradiation at 530-degrees-C. The substrate surface was irradiated by an infrared lamp in the first half of the AsH3 feed time. The carrier concentration in the ALE layer grown with irradiation for 4 s at 3 W/cm2 during the 7 s AsH3 feed time was reduced to 9 X 10(15) cm-3, which was one thirtieth as low as that without irradiation. The emission intensity associated with carbon impurity in photo-luminescence spectra decreased with the increase of light intensity.
研究論文（学術雑誌）, 英語

GAAS CRYSTALLOGRAPHIC SELECTIVE GROWTH BY ATOMIC LAYER EPITAXY AND ITS APPLICATION TO FABRICATION OF QUANTUM-WIRE STRUCTURES
H ISSHIKI; Y AOYAGI; T SUGANO
GALLIUM ARSENIDE AND RELATED COMPOUNDS 1993, IOP PUBLISHING LTD, 136巻, 136号, 掲載ページ 643-647, 出版日 1994年, 査読付, Crystallographic selective growth using atomic layer epitaxy (ALE) has been developed for the fabrication of low-dimensional quantum structures. In addition, ALE growth mode change between isotropic (side wall) and anisotropic (selective) growth, without growth temperature change, was achieved by control of the hydrogen purge time after AsH3 supply. Due to the self limiting effect and high selectivity of ALE growth, trapezoidal shaped GaAs/(AlAs)(1)(GaAs)(1) quantum wire structures were successfully realized.
研究論文（学術雑誌）, 英語

CRYSTALLOGRAPHIC SELECTIVE GROWTH OF GAAS BY ATOMIC LAYER EPITAXY
H ISSHIKI; Y AOYAGI; T SUGANO; S IWAI; T MEGURO
APPLIED PHYSICS LETTERS, AMER INST PHYSICS, 63巻, 11号, 掲載ページ 1528-1530, 出版日 1993年09月, 査読付, We found high crystallographic selectivity in atomic layer epitaxy (ALE) growth of GaAs, in comparison with other epitaxial growth methods. In the temperature dependence of the GaAs growth rate, no GaAs growth on the GaAs (111) A and (110) planes was observed in the high temperature range under the condition of GaAs ALE growth on GaAs (100) plane. Also we discussed the mechanism of GaAs growth selectivity, which was believed to be caused by growth limitation due to As desorption. Due to the self-limiting effect and the high selectivity of ALE growth, trapezoidal-shaped GaAs/AlGaAs quantum wire structures, with 20 nm thickness and 50 nm width, were successfully realized.
研究論文（学術雑誌）, 英語

EXCITATION AND RELAXATION PROCESSES OF IMPACT EXCITATION EMISSION OF ER3+ IONS IN INP
T KIMURA; H ISHIDA; S YUGO; R SAITO; H ISSHIKI; T IKOMA
RARE EARTH DOPED SEMICONDUCTORS, MATERIALS RESEARCH SOC, 301巻, 掲載ページ 293-298, 出版日 1993年, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Formation of low-dimensional structures by atomic layer epitaxy
Journal of Opto-Electronics Devices and Technologies(MITA Press), 8巻, 掲載ページ 509, 出版日 1993年
研究論文（学術雑誌）, 英語

Emission of the 1.54um Er-related peaks by impact excitation of Er atoms in InP and its characteristics
H. Isshiki; H. Kobayashi; S. Yugo; R. Saito; T. Kimura; T. Ikoma
Proc. SPIE, 1361巻, 掲載ページ 223-227, 出版日 1991年03月01日, 査読付
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 英語

Impact excitation of erbium-related 1.54μm luminescence peak in erbium doped InP
H ISSHIKI; H KOBAYASHI; S YUGO; T KIMURA; T IKOMA
Applied Physics Letters, AMER INST PHYSICS, 58巻, 5号, 掲載ページ 484-486, 出版日 1991年02月, The Er-related 1.54-mu-m luminescence peak has been observed in erbium-doped InP layers by impact excitation of Er atoms with energetic carriers accelerated by electric field. Er ions were implanted into n-type InP and Au/Sn ohmic contacts were formed on top of the surface. The Er-related sharp peak at 1.543-mu-m was observed by only applying dc voltages between the electrodes over the temperature range from 77 to 360 K. Neither band-edge emission nor impurity-related emission were observed, although they were intense in the photoluminescence spectra of the same sample. The fine structure of the 1.54-mu-m peak was also different from that of photoluminescence. This 1.54-mu-m emission was related to erbium atoms excited through collisions with energetic electrons accelerated by the electric field.
研究論文（学術雑誌）, 英語

1.54 MU-M ELECTROLUMINESCENCE BY ELECTRON-IMPACT EXCITATION OF ER ATOMS DOPED IN INP
H ISSHIKI; H KOBAYASHI; S YUGO; T KIMURA; T IKOMA
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS, JAPAN J APPLIED PHYSICS, 30巻, 2B号, 掲載ページ L225-L227, 出版日 1991年02月, The Er-related 1.54-mu-m electroluminescence (EL) was observed by impact exciting Er-atoms implanted into InP in the temperature range from 77 K to 360 K. The no shift in the peak wavelength was observed against temperature change. The emission intensity was a slowly decreasing function of temperature, and its room temperature value was still about half the 77 K value. The temperature dependence of the quantum efficiency of the EL emission was discussed in comparison with that of the PL emussion.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Characteristics of the electroluminescence and photoluminescence emission of erbium ions doped in InP and the energy transfer mechanism
Hideo Isshiki; Riichiro Saito; Tadamasa Kimura; Toshiaki Ikoma
Journal of Applied Physics, 70巻, 11号, 掲載ページ 6993-6998, 出版日 1991年, The characteristics of impact excitation of the 1.54-μm emission due to intrashell transitions of 4f electrons of erbium atoms (4I 13/2 →4 I15/2) doped into InP were investigated in comparison with the photoluminescence (PL) emission of the same peak from the same sample. The thermal quenching of this Er-related electroluminescence (EL) emission was found to be very small in contrast to the large thermal quenching of the PL emission. The EL emission intensity at room temperature was half that at 77 K, and the temperature dependence of the emission energy and the spectral width was very small. Due to almost temperature-independent nature of the impact excitation process, the quenching of the EL emission intensity reflected directly that of the fluorescence efficiency of this intrashell transitions of Er 4f electrons. Using this result, the temperature dependence of the PL energy transfer efficiency was also obtained. It was also found that the fine structure of the 1.54-μm emission was different between EL and PL. It was speculated that Er atoms on different lattice sites, which were in different crystal fields, were excited depending on excitation processes.
研究論文（学術雑誌）, 英語

Er_<0.45>Y_<1.55>SiO_5結晶導波路における導波特性の評価
中島 崇之; 品川 達紀; 菅原 卓哉; 姜 友松; 木村 忠正; 一色 秀夫
Radical-Assisted Sputtering法を用いて作製したEr_<0.45>Y_<1.55>SiO_5結晶は,Er_2SiO_5結晶に由来する発光スペクトルを示した.作製したEr_<0.45>Y_<1.55>SiO_5結晶へ導波路構造の応用を行ったところ,波長1480nmの励起光導波損失は174cm^<-1>と推定された.これはsol-gel法で作製した試料と比較して102cm^<-1>程度小さい値であり,作製方法の変更により散乱損失が大幅に抑制された., 一般社団法人電子情報通信学会, 出版日 2011年12月09日, 電子情報通信学会技術研究報告. OPE, 光エレクトロニクス, 111巻, 358号, 掲載ページ 23-25, 日本語, 0913-5685, 110009467000, AN10442691

シリコンフォトニクスに向けた新しい発光材料 Er2SiO5超格子結晶
一色 秀夫; 木村 忠正
応用物理学会, 出版日 2009年05月, 応用物理, 78巻, 5号, 掲載ページ 427-431, 日本語, 査読付, 記事・総説・解説・論説等（その他）, 0369-8009, 10024751757, AN00026679

シリコンを光らせるにはどうすればよいのか
木村 忠正; 一色 秀夫
日本工業出版, 出版日 2009年01月, 光アライアンス, 20巻, 1号, 掲載ページ 1-7, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（その他）, 0917-026X, 40016404635, AA11758790

スプレーCVD法によるEr_2SiO_5結晶薄膜の作製と評価
吉澤 純; 一色 秀夫; 木村 忠正
Er_2SiO_5結晶はシリコンフォトニクスの発光材料として期待されている。ゾルゲル法で作製されたEr_2SiO_5結晶からこれまでさまざまな特性が示されてきたが、成膜プロセスが煩雑でありデバイスを考慮した厚膜化には長時間掛かるという問題点がある。本研究ではEr_2SiO_5結晶のシリコンフォトニクス応用を目的として、これまでのEr_2SiO_5結晶ゾルゲルプロセスを発展させたスプレーCVD(化学気相堆積)法の検討を行なった。スプレー法適用のための原料溶液の調製を行なうとともに、スプレー照射条件を調べた。Er_2SiO_5非晶質母材をプロセスチャンバ内で一貫形成するとともに、結晶化を行なった結果、PL測定からEr_2SiO_5結晶の形成が確認された。, 一般社団法人電子情報通信学会, 出版日 2008年12月12日, 電子情報通信学会技術研究報告. OPE, 光エレクトロニクス, 108巻, 370号, 掲載ページ 17-22, 日本語, 0913-5685, 110007115138, AN10442691

ErSiO 超格子結晶 –シリコンフォトニクスに向けた新しい発光材料-
一色 秀夫
出版日 2006年06月, MRS-J News, 18巻, 2号, 掲載ページ 2-3, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（その他）

希土類添加半導体の可視発光とLEDの可能性
一色秀夫; 木村忠正
テクノタイムズ社, 出版日 2001年, 月刊ディスプレイ, Vol.7巻, No8号, 掲載ページ 18-22, 日本語, 記事・総説・解説・論説等（その他）, 1341-3961, 40019857379, AA11422144

理工学のための数学入門 微分方程式・ラプラス変換・フーリエ解析
一色 秀夫; 塩川 高雄
日本語, 共著, 第3章ラプラス変換、第4章フーリエ解析、第5章偏微分方程式, vii, 325p, オーム社, 出版日 2020年11月, ISBN 9784274226137

電気電子数学入門 微分方程式・ラプラス変換・フーリエ解析
一色 秀夫; 塩川 高雄
日本語, 共著, 第3章ラプラス変換、第4章フーリエ解析、第5章偏微分方程式, オーム社, 出版日 2012年05月

シリコンフォトニクス
一色 秀夫
日本語, 共著, 第３章 希土類添加シリコン光エミッタ, オーム社, 出版日 2007年11月

電子材料ハンドブック
木村忠正; 八百隆文; 奥村徳次; 豊田太郎
事典・辞書, 日本語, 朝倉書店, 出版日 2007年

Conduction Subband Formation in (GaAs)m(GaP)n Fractal struceured Atomic -Layer-Superlattice Grown by Atomic Layer Epitaxy
H. Isshiki; K. Tanaya; T. Kimura; J. S. Lee; Y. Aoyagi; T. Suganoj
英語, CO-ROM, 出版日 1999年

Synthesis of CuAlO2/Si heterostructures by DPDS-assisted LBL approach and their transistor characteristics
Mehdi Ali; Daiki Yamashita; Hideo Isshiki
口頭発表（一般）, 英語, 2023 International Conference on Solid State Device and Materials (SSDM), 査読付
発表日 2023年09月06日
開催期間 2023年09月05日- 2023年09月08日

Formation of (Er0.1Y0.9)2Zr2O7 waveguide amplifier by digitally processed DC sputtering toward heterogeneous integration on SiNx waveguide circuits
Hideo Isshiki; Yanbin Zhang; Daiki Hashimoto; Satoshi Fujiya; Daiki Yamashita
口頭発表（一般）, 英語, E-MRS 2023 SPRING MEETING, 査読付
発表日 2023年05月31日
開催期間 2023年05月29日- 2023年06月02日

Synthesis of functional crystalline oxides by digitally processed DC sputtering synchronized with oxygen gas pulsing
Hideo Isshiki; Koki Takamura; Yanbin Zhang; Daiki Yamashita; Shinnichiro Saisho
口頭発表（一般）, 英語, E-MRS 2023 SPRING MEETING, 査読付
発表日 2023年05月30日
開催期間 2023年05月29日- 2023年06月02日

Evaluation of NV0 defects in single-crystal diamonds using Raman spectroscopy
Shohei Yamazaki; Daichi Hagiwara; Takahiro Tsukamoto; Hideo Isshiki
ポスター発表, 英語, E-MRS 2023 SPRING MEETING, 査読付
発表日 2023年05月29日
開催期間 2023年05月29日- 2023年06月02日

The Role of Reactive Gas Pulsing Synchronized with Digitally Processed DC Sputtering
Hideo Isshiki; Yasuhito Tanaka; Shinichiro Saisho
口頭発表（一般）, 英語, The 22nd International Vacuum Congress, 査読付
発表日 2022年09月14日
開催期間 2022年09月11日- 2022年09月16日

デジタル処理DCスパッタによる機能性酸化物の原子層精度堆積とフォトニクス応用
一色 秀夫; 田中 康仁; 税所 慎一郎
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 日本表面真空学会、スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会（SP部会）第171回定例研究会, 招待
発表日 2022年08月01日
開催期間 2022年08月01日- 2022年08月01日

デジタル処理 DC スパッタによる光学機能性酸化物の原子層精度堆積
一色 秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 電子情報通信学会、第3回光集積及びシリコンフォトニクス(PICS)研究会, 招待
発表日 2022年07月15日
開催期間 2022年07月14日- 2022年07月15日

Atomically Precise Deposition of Multi-Element Metal Oxide Layered Crystals Alternating Digitally Processed DC Sputtering and Surface Oxidation
H. Isshiki; G. Nakamura; G. Fabiola; K. Takamura; M. Ali; Y. Zhang; Y. Tanaka; S. Saisho
口頭発表（一般）, 英語, 2022 MRS Spring Meeting, 査読付
発表日 2022年05月10日
開催期間 2022年05月08日- 2022年05月13日

High-Precision Multi-Cathode Pulsed-DC Sputtering Employing Digital Processing
Hideo Isshiki; Tomoki Kasumi; Yasuhito Tanaka; Shinichiro Saisho
口頭発表（一般）, 英語, the 13th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 14th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science (ISPlasma2021/IC-PLANTS2021), online conference, 国際会議
発表日 2021年03月09日

Layer-by-layer Synthesis of Metal Oxide Compounds by Programable Pulsed-DC Sputtering Combined with Oxygen Pulsed Supply
Hideo Isshiki; Kodai Miyagi; Yasuhito Tanaka; Shinichiro Saisho
口頭発表（一般）, 英語, 第39回電子材料シンポジウム, オンライン, 国内会議
発表日 2020年10月07日

Programmable Radical-Assisted Sputtering Enabling Designed Deposition Processes with Atomic Layer Accuracy
Hideo Isshiki; Yasuhito Tanaka; Shinichiro Saisho
ポスター発表, 英語, American Vacuum Society (AVS) 66th International Symposium, 国際会議
発表日 2019年10月25日

Optical Gain in Mid-Refractive Index Contrast (Er0.1Y0.9)2Zr2O7 /SiO2 Waveguide Prepared by Radical Assisted Sputtering
Kodai Miyagi; Yasuhito Tanaka; Ayuko Minowa; Ghent Nakamura; Hideo Isshiki
口頭発表（一般）, 英語, Solid State Device and Materials(SSDM) 2019, 国際会議
発表日 2019年09月05日

Er silicate waveguide devices for silicon photonics
Hideo Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, 2015 International Conference on Optical Instrument and Technology (OIT 2015), 招待, SPIE and China Instrument and Control Society, Biejing, China, http://www.oe-oem.org/oit/, 国際会議
発表日 2015年05月19日

蛍光イメージングに向けたナノダイヤモンド中Si-空孔発光中心の形成
一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 電子情報通信学会 エレクトロニクスソサエティシンポジウム, 招待, 電子情報通信学会 エレクトロニクスソサエティ 量子エレクトロニクス研究専門委員会, 新潟大学, 国内会議
発表日 2014年03月18日

Er Silicate Waveguides for Compact Amplifiers and Light Sources on Silicon Platform
Hideo Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, International Conference on Group Four Photonics (GFP2013), IEEE, Seoul Korea, 国際会議
発表日 2013年08月

Er Silicate Waveguides for On-Chip Optical Amplifiers
Hideo Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, CLEO-PR & OECC/PS 2013, CLEO, kyoto, 国際会議
発表日 2013年07月

希土類元素を利用したシリコンフォトニクス用発光デバイス
一色 秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 第16回シリコンフォトニクス研究会, 電子情報通信学会 エレクトロニクスソサエティ シリコンフォトニクス時限研究専門委員会, 電気通信大学, 国内会議
発表日 2011年11月25日

Er silicates system and its application to light source in Si photonics
H. Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, JSPS International Schooling on Si photonics 2011, 招待, JSPS Core To Core program, Kyoto, Japan, 国際会議
発表日 2011年11月16日

Enhanced Er3+ luminescence by control of energy-migration in ErxY2-xSiO5 crystalline systems
T. Kimura; H. Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, E-MRS 2011 Fall Meeting, Symposium : J "Rare earth doped semiconductors and nanostructures for photonics”, 招待, E-MRS, Warsaw, Poland, 国際会議
発表日 2011年09月18日

Light sources based on Si and the related materials for silicon photonics
H. Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, 15th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC 2010), 招待, Opto-Electronics and Communications Conference, Sapporo, Japan, 国際会議
発表日 2010年07月05日

ErYSiO超格子結晶の作製とシリコンフォトニクス応用
一色 秀夫; 木村 忠正
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 未踏・ナノデバイステクノロジー第151委員会 研究会, 招待, 学振 未踏・ナノデバイステクノロジー第151委員会, 東京大学, 国内会議
発表日 2010年01月29日

Er2SiO5 compact optical waveguide amplifiers for silicon photonics
Hideo Isshiki; Tadamasa Kimura
口頭発表（招待・特別）, 英語, 1st International Conference on Silicon Photonics, JSPS, Tokyo, 国際会議
発表日 2009年01月

Er2SiO5結晶の発光特性と光導波路増幅器への応用
一色秀夫; 牛山智幸; 中島崇之; 王 興軍; 木村忠正
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 「新世代光通信へのイノベーション」公開シンポジウム, 科研費特定領域研究「新世代光通信へのイノベーション」
発表日 2009年01月

Fabrication and Evaluation of Self-organized Er2SiO5 Crystalline Films for the 1.5μm Emitters and Amplifiers in Silicon Photonics
T.Kimura; H. Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, MRS Fall Meeting, MRS, Boston, 国際会議
発表日 2008年12月

Influence of Upconversion on Er2SiO5 Waveguide Light Emitting Devices
Hideo Isshiki; Takayuki Nakajima; Tadamasa Kimura
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 英語, MRS Fall Meeting 2008, MRS, Boston, USA
発表日 2008年12月

Increase in Excitation Efficiency of Er3+-Related 1.53μm Emission from Er2SiO5 Crystallite Embedded in SRSO
Masaki Oe; Yu Fujiwara; Hideo Isshiki; Tadamasa Kimura
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 英語, MRS Fall Meeting 2009, MRS, Boston, USA
発表日 2008年12月

Er2SiO5 ナノ構造複合材料の創製とシリコンフォトニクス応用
一色 秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, マイクロ／ナノフォトニクス部会」第９回研究会, 早稲田大学ナノテクノロジーフォーラム
発表日 2008年11月

Er2SiO5光導波路型発光デバイスの可能性
一色秀夫; 中山裕介; 大江将巳; 中島崇之; 木村忠正
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 第10回シリコンフォト二クス研究会, 電子情報通信学会シリコンフォト二クス時限研究専門委員会
発表日 2008年11月

多結晶ダイヤモンド・コプレーナ三極構造における電界放出・衝突励起発光
神保幸宏; 神山浩輝; 一色秀夫; 木村忠正
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 日本語, 第22回ダイヤモンドシンポジウム, ニューダイヤモンドフォーラム, 東京
発表日 2008年10月

Si上でのﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ深紫外発光素子に向けて-ｴｯﾁﾝｸﾞ加工したSOI基板上へのﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞの選択成長-
神山浩輝; 神保幸宏; 一色秀夫; 木村忠正
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 日本語, 第22回ダイヤモンドシンポジウム, ニューダイヤモンドフォーラム, 東京
発表日 2008年10月

MMSiを用いたﾊﾞｲｱｽ法ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ核発生の検討
吉田樹央; 一色秀夫; 木村忠正
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 日本語, 第22回ダイヤモンドシンポジウム, ニューダイヤモンドフォーラム, 東京
発表日 2008年10月

Structure and Photoluminescence Comparison of Er2SiO5 and Er2O3 Prepared by Sol-Gel Method
X. Wang; H. Isshiki; T. Kimura
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 英語, 5nd International conference of Group IV Photonics, IEEE, Sorrento, Italy
発表日 2008年09月

Crystalline Structure and Luminescence Properties of Er Silicates Fabricated on Si and SiO2/Si by the Sol-Gel Method
T. Kimura; H. Isshiki
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 英語, 5nd International conference of Group IV Photonics, IEEE, Sorrento, Italy
発表日 2008年09月

Er2SiO5ナノ結晶の相分離形成と発光特性
一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 第4回量子ナノ材料セミナー, 量子ナノ材料セミナー運営委員会
発表日 2008年07月

Investigation of surface-enhanced Raman scattering of diamond related thin films deposited by ring resonator microwave plasma CVD
R. Tobita; H. Isshiki; T. Kimura
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 日本語, 27th Electronic Materials Symposium, 電子材料シンポジウム畝委員会, 修善寺
発表日 2008年07月

Fabrication and evaluation of Er2SiO5 crystalline waveguide
T. Nakajima; T. Ushiyama; H. Isshiki; T. Kimura
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 日本語, 27th Electronic Materials Symposium, 電子材料シンポジウム運営委員会, 修善寺
発表日 2008年07月

Phase separation growth of Er2SiO5 thin film in Si-rich ErSiO preform
H.Isshiki; M.Ohe; T. Samejima; T.Ushiyama; T.Kimura
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 英語, E-MRS Spring meeting 2008, EMRS, Strasburg, France
発表日 2008年05月

Formation of highly-oriented layer-structured Er2SiO5 films by pulsed laser deposition
Tadamasa Kimura; Yasuhito Tanaka; Hiroshi Ueda; Hideo Isshiki
シンポジウム・ワークショップパネル（公募）, 英語, E-MRS Spring meeting 2008, EMRS, Strasburg, France
発表日 2008年05月

Excitation and luminescence properties of Er2SiO5 crystalline compounds controlled by the sol-gel fabrication process
T.Kimura; H. Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, SEDWAL Workshop 2008, Steering comittee of SEDWAL Workshop, Trento, ITALY, 国際会議
発表日 2008年04月

Siナノフォトニクス ―次世代LSIにおける電子デバイスと光デバイスとの融合―
木村忠正; 一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 日本女子大平成19年度先端光情報技術研究会, 日本女子大
発表日 2007年12月

Er2SiO5結晶の作製と導波路型発光デバイス応用
一色秀夫; 木村忠正
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 学振第145委員会（結晶加工と評価技術） 第112回研究会, 学振第145委員会
発表日 2007年11月

シリコンフォトニクスにおける発光源の開発
木村 忠正; 一色 秀夫
口頭発表（基調）, 日本語, 先端半導体ワークショップ, 明治大学, 国内会議
発表日 2007年10月

シリコン・フォトニクスにおける発光デバイス
木村忠正; 一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 第68回応用物理学会学術講演会シンポジウム「シリコン・フォトニクス技術の最新動向」, 応用物理学会
発表日 2007年09月

ErSiO自己組織化超格子結晶の特性と1.54mm発光素子性能評価
木村忠正; 一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 光電相互変換第125委員会第196回研究会, 学振第125委員会
発表日 2007年05月

ErSiO超格子結晶の自己形成と光学特性
一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 「光・量子場が関わるナノサイエンステクノロジー」研究会, 電気学会コヒーレント量子ビーム技術調査専門委員会
発表日 2006年12月

ErSiO self-organized superlattice crystal and the possibility of light emitter and amplifier
H. Isshiki; T. Ushiyama; T. Kimura
口頭発表（招待・特別）, 英語, IBEDM2006, Organizing committee of IBEDM, NankiShirahama, JAPAN, 国際会議
発表日 2006年10月

ErSiO超格子単結晶新材料の作製、1.54ìm発光特性と高効率LED実現の可能性
木村忠正; 一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 第53回応用物理学関連連合講演会シンポジウム「シリコン光エミッタ」, 応用物理学会
発表日 2006年03月

ErSiO Self-Organized Superlattice Crystals as a 1.54µm Luminescent Material
T. Kimura; H. Isshiki
口頭発表（招待・特別）, 英語, LEOS2005, IEEE/LEOS, Sydney, Australia, 国際会議
発表日 2005年10月

Self-organized formation of Er-Si-O superlattice
H.Isshiki; T.Kimura; A.Polman
口頭発表（招待・特別）, 英語, MRS Fall Meeting 2004, MRS, Boston, USA, 国際会議
発表日 2004年11月

フラクタル構造半導体格子の作製と電子状態制御
一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, 第1回コヒーレント量子ビーム技術交流講演会, 電気学会コヒーレント量子ビーム技術調査専門委員会
発表日 2003年10月

Er-Si-O自然超格子の形成と光学特性
一色秀夫
口頭発表（招待・特別）, 日本語, The 3rd Joint colloquium on Advanced Materials, JCAM実行委員会
発表日 2003年07月

Electrically excitable Erbium-silicon-oxide nano-complexes by wet chemical synthesis
H.Isshiki; M.J.A. de Dood; T. Kimura; A. Polman
口頭発表（招待・特別）, 英語, MRS Spring Meeting 2003, MRS, San Francisco, USA, 国際会議
発表日 2003年04月

Er-O complexes doped in silicon photonic crystals by wet-chemical method and the indirect excitation emissions
H. Isshiki; M.J.A. de Dood; A. Polman; T. Kimura
口頭発表（一般）, 英語, 2001 MRS Fall meeting
発表日 2001年11月

Quasi-coherence and electric field effect in Ga(As,P) "fractal" structured lattice
H.Isshiki
口頭発表（一般）, 英語, 28th International symposium on Compound Semiconductors (ISCS2001)
発表日 2001年10月

1.5um room temperature emissions from Er-O complexes formed in silicon photonic crystals
H.Isshiki; M.J.A.de Dood; A.Polman; T.Kimura
口頭発表（一般）, 英語, 20th Electronic Materials Symposium,
発表日 2001年06月

固相エピタキシー法により作製したErドープSi膜のフォトルミネッセンス及びME-CAICISSによる評価
曾根逸人; 小室修二; 霜田 進; 小林 峰; 一色秀夫; 青野正和
口頭発表（一般）, 日本語, 第48回応用物理学関係連合講演会，明治大学
発表日 2001年03月

Perfect"fractal"behavior in XPD pattern of Ga（As,P）Fibonacci
H. Isshiki; J. S. Lee; Y. Aoyagi; T. Sugano
口頭発表（一般）, 英語, The 10th International confference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy（ICMOVPE-X）June 5-9，2000, Sapporo, JAPAN
発表日 2000年06月

Quasi-Coherency of Electronic States in Ga (As,P) Fractal Structured Lattice
H.Isshiki; T.Kimura; Y.Aoyagi; T.Sugano
口頭発表（招待・特別）, 英語, The Third SANKEN International Symposium "Advanced Nanoelectronics: Devices, Materials, and Computing", March 14-15, 2000, SANKEN, Osaka University, Osaka, Japan, The Third SANKEN International Symposium "Advanced Nanoelectronics: Devices, Materials, and Computing", March 14-15, 2000, SANKEN, Osaka University, Osaka, Japan, 国際会議
発表日 2000年03月

Quasi-Coherency of Electronic States in Ga (As,P) Fractal Structured Lattice
H.Isshiki; T.Kimura; Y.Aoyagi; T.Sugano
口頭発表（招待・特別）, 英語, The Third SANKEN International Symposium "Advanced Nanoelectronics: Devices, Materials, and Computing", March 14-15, 2000, SANKEN, Osaka University, Osaka, Japan, 国際会議
発表日 2000年03月

先端半導体デバイス基礎
現在
The University of Electro-Communications

電子デバイス
現在
電気通信大学

論理回路学
現在
電気通信大学

先端半導体デバイス基礎
電気通信大学

Current Topics in Fundamental Science and Engineering A
The University of Electro-Communications

学域特別講義A（基盤理工学A）
電気通信大学

応用数学
電気通信大学

応用数学
電気通信大学

Electronic Devices
The University of Electro-Communications

Logic Circuits
The University of Electro-Communications

American Vacuum Society(AVS)

ニューダイヤモンドフォーラム

電子情報通信学会

応用物理学会

希土類ドープSi系半導体光導波路を用いたアクティブ光回路デバイスの開発
一色 秀夫; 木村 忠正
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 電気通信大学, 基盤研究(C), 本研究は、Si系半導体光導波路を用いて、テラビット伝送に向けての1.54μm帯光波長多重通信で必要となる光電子デバイス(合波、分波、アクティブフィルター、光増幅、光交換)の開発を目的とした。現在まで我々は希土類ドープSi系半導体として有望である材料として多孔質シリコン(PS)の有効性を提案してきた。本研究では、このPSを利用したSi基板上へのErドープ光導波路デバイス作製プロセスを開発した。多孔質シリコン作製法である陽極化成の性質に着目し、マスクを用いたイオン注入法によりSi基板面内のpn制御を行うことで、Erドープ領域となる多孔質シリコンの面内制御を行った。ドープしたErイオンの活性化プロセスでは、ドープ後の高速酸化・アニールの連続処理で発光特性が劇的に改善されることを見出した。これにより従来から問題であった温度消光が激減し室温でも十分な発光が観測された。2001年より開始したオランダFOM原子分子物理研究所A.Polman教授との共同研究においては、ErドープSi導波路にSiフォトニック結晶を導入すべく準備を開始した。我々が提案したErドープ法をもとにSiフォトニック結晶に応用して電子正孔対の再結合エネルギーによる励起で室温において1.54μm発光を観測し、その可能性を示した。さらに、この新しいErドープ法を発展させて新しい半導体材料ErSiO自然超格子混晶を発見し、その基本特性を明らかにした。この半導体はErを構成元素としかつ温度消光がほとんどなく室温においても優れた発光特性を示した。また1.54μm帯の集積化受光デバイスに適した材料であるGeドットおよびSiGe薄膜のSi基板上への作製を行った。結晶成長法においてGe系の有機金属気層長(MOVPE)を提案、実現し、有機金属系で初めてGeドットの形成に成功した。ドットサイズの制御性について詳細に調べ、サイズ効果が期待できる10から20nm付近のものとサイズ効果の小さい50nm付近の2種類のものに集中し供給量や温度を変えることでサイズ制御できることが分かった。またMOVPE法によるSiGe/Si超格子構造作製に成功し、その高い制御性を示した。, 12650337
研究期間 2000年 - 2001年

ErドープSiO_2/Si極薄多層膜構造のEr1.54μm発光のダイナミクス
木村 忠正; 一色 秀夫
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 電気通信大学, 基盤研究(B), 本研究では,Er/SiO_2/Si極薄多層膜構造を作製し,ErとSi中のキャリヤとの間のエネルギー授受を,両者を分離する酸化膜の厚さの関数として観測し,その物理的要因を明らかにするとともに,室温1.54μm発光素子の設計指針を得ることを目的とした. まず,Si中で生成されたフォトキャリヤからEr^<3+>イオンへのエネルギー伝達を,層間酸化膜の関数としてフォトルミネセンス強度と蛍光寿命との測定から求めた.次に,cw光照射下でパルス光励起をしたときの1.54μm発光のオージェクエンチング測定から,ErからSiへのエネルギーバックフローを求めた.その結果,熱酸化時間の増加にともない,エネルギー伝達,バックフローともに減少するが,エネルギーバックフローの方が急速に減少することが判明した.また,Er/SiO_2/Si構造におけるキャリヤとEr^<3+>とのエネルギー授受の物理的メカニズムが交換相互作用であるとの示唆を得た.結論として,SiO_2膜がおよそ2nmのときに温度消光は1/2-1/3程度に抑えられ,室温発光強さ度が最大となった., 12450008
研究期間 2000年 - 2001年

低速多価イオンビームによる原子操作
目黒 多加志; 一色 秀夫; 村上 浩一; 尾笹 一成; 青柳 克信
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 特定領域研究(B), 高配向性グラファイトに多価のアルゴンイオンを照射することにより、ナノサイズのダイヤモンドの創製が可能なことが、本研究の成果として得られたが、本年度はさらに作成した構造が本来持っていない新たな特性を示すことを明らかにした。高配向性グラファイトに8価のアルゴンイオンを照射した後、He-Cdレーザーを照射しイオン照射領域をsp^3を有するナノダイヤモンド様の構造に変化させ、さらにその構造を水素雰囲気中で600℃、30分間の熱処理を施すことにより、複数の特性に顕著な変化が見られた。グラファイトは可視域、紫外域には発光を示さない材料であるが、20Kで測定したカソードルミネッセンスでは、微弱ながら紫外域に発光を示すことが分かった。また、イオン照射領域に対して走査トンネル顕微鏡を用いて電界放出効果を調べたところ、化学気相成長法で作成した多結晶ダイヤモンド薄膜と同等の電界放出特性を示すことも確認された。これらの結果は、ナノスケールでの新しい材料創製を示唆する結果と考えられる。また、ラマン分光法を用いて多価イオン照射の高配向性グラファイト基板に対する効果を調べた結果、同程度のドーズ量では価数が高くなるにつれて、ディフェクティブなスペクトルが得られた。これは、価数が低い場合には、イオン照射により点欠陥が生成されるが、価数の増加に従い点欠陥の複合体が形成されることを示している。 また、レーザーアブレーションによりナノ構造シリコン(Siナノ微粒子)を創製し、気相での水素表面修飾、および固相でのErとPの不純物をドーピングを試み、Siナノ微粒子の形成過程については第2レーザー照射法により時間分解PL測定を行ない、その動的過程を明らかにし、Erドーピングにより温度消光のないSiナノ結晶の作製とPドナーのSiナノ結晶へのドーピングの可能性を示した。, 11222207
研究期間 1999年 - 2001年

半導体量子閉じ込め構造間の電子相互作用による秩序形成と光相互作用に関する共同研究
青柳 克信; BROWN Simon; NEWBURY Ric; 野村 晋太郎; 一色 秀夫
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 国際学術研究, 1.試料作製 原子層エピタキシ-法とビームリソグラフィー技術により試料作製を行った。幅が20-30nmの量子細線構造、および、周期150nm幅が25nmチタン/金電極を用いたスプリットゲート法による試料を作製した。これは報告されている試料の中では最小の周期を持つものであり、電子相互作用の観測に適したものと考えられる。 2.測定 輸送現象の測定により閉じ込め構造中の電子密度を測定した。また、強磁場下の光学スペクトルの測定を試料温度を1.9Kから150Kの範囲で行ない、量子閉じ込め構造中の電子密度分布に関する知見を得た。 3.理論解析 実験に使用した試料形状を再現するようなモデル計算をハートレー近似の範囲で行い、電子密度分布を解析した。得られた結果は測定の結果をよく再現した。, 09044112
研究期間 1997年 - 1997年

希土類元素添加Siナノ構造を用いた光メモリーに関する研究
趙 新為; 一色 秀夫
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 基盤研究(C), 1. Er添加ナノ微結晶Si薄膜材料の作製と発光--本研究では、超高真空のnc-Si製造装置を用いてEr添加Siターゲットから高純度のEr添加アモルファスSi薄膜を作製し、Erを結晶の核にしてnc-Si材料を作製するプロセスを開発した。この過程において、Erがアモルファス相に歪場を導入し、Er自身が結晶の核として働く。Erの添加濃度を制御することによりSi微結晶のサイズが制御でき、結晶サイズを変えずに結晶相のシェアを増やすこともできる。このような特徴のあるナノ微結晶形成プロセスから、一個の微結晶にEr原子が一個添加されていると推測できる。この結果がErの発光効率を高めることになると考えられ、室温での強いEr発光をもたらすことになる。 2. Erを添加したポーラスSiの発光特性--本研究では液浸法を用いてポーラスSiにErを添加し、その発光メカニズムを明らかにした。Er添加したポーラスSiは室温において強い可視発光とErからの1.54μm発光を示す。可視発光はナノ秒の早い寿命をもち、Erの発光寿命はミリ秒である。従って、Er準位を光のメモリーとして用いることは十分可能である。また、Er発光は母体結晶の吸収端を測る良いプローブであり、Er添加ポーラスSiを用いて実証できた。 3. ナノ微結晶Si:Er発光素子の試作--本研究ではまず、室温で強い1.54μm発光するnc-Si:Er薄膜をレーザーアブレーション法を用いて作製した。Siのナノ微結晶化と酸素の共添加がErの発光効率を高めたと思われる。そしてSi基板上にEr添加ナノ微結晶Siの光り導波路を作製し、それをヘキ開して光り共振器を作製し、光励起により世界ではじめて1.54μmの室温レーザー発振を実現した。この結果はSiを用いた発光素子研究の大きなブレークスルーであり、Applied Physics Letters誌のレフリーからSiをベースにした光りエレクトロニクスの一里塚になると称された。, 08650415
研究期間 1996年 - 1997年

原子層制御エピタキシーによる周期構造変調超格子作製と機能性新物質の創製
岩井 荘八; 目黒 多加志; 一色 秀夫; 青柳 克信
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 基盤研究(B), 本研究では、単原子層超格子に従来の結晶のような周期的並進秩序的な構造ではなく、フラクタルに代表される準周期構造等の変調周期構造に着目し、原子層成長(ALE)法による超格子構造への周期変調の導入とそこで発現する基礎物性評価、及びその新機能材料としての可能性の探求を目的とする。本研究の成果は以下のとおりである。 (1) 短周期超格子構造における原子層オーダー制御技術の確立:ALE成長法により(GaAs) m(GaP)n系及び(AlP) m(GaP)n系の単原子層超格子の作製に成功した。また単原子層超格子における原子層相互拡散についての評価を行った。 (2) 周期構造変調超格子構造の作製:ALEを用いてGaAs/GaP系、GaP/AlP系周期構造変調単原子層超格子(短周期、準周期、ランダム、多重周期)の作製を行った。特に準周期構造としてフィボナチ配列を用いた超格子の作製を行った。 (3) 周期構造変調超格子のX線構造解析:X線回折パターンから準周期超格子は自己相似性と言うフラクタル特有の構造を持っていることが証明された。またこれらの回折パターンは設計した格子構造の解析結果(高速フーリエ変換)と良い一致を示した。一方X線反射率測定では周期構造を制御することにより反射波長の制御が可能であり、X線ミラーへの応用が可能であることが示された。 (4) 周期構造変調超格子における電子状態の光学的評価:フォトリフレクタンス(PR)測定の結果から準周期超格子ではフラクタル構造に起因する特異なサブバンド構造が観測された。この結果からALEを用いて結晶を格子または原子オーダーで変調することによりその電子状態の制御が可能であると予測できる。 (5) X線多層膜ミラーへの応用:周期構造変調超格子のX線ミラーへの応用を検討した。X線ミラーで要求される化学結合長以下(1原子層以下)の膜厚制御性に対して、周期長の異なる複数の周期を重ねあわせる多重周期構造を用いることにより任意のX線波長の反射を可能にすることを示した。, 08455154
研究期間 1996年 - 1997年

原子層制御された微細量子構造の作製とその物性評価
岩井 荘八; 目黒 多加志; 一色 秀夫; 青柳 克信
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 一般研究(B), 本研究では低次元量子構造作製プロセス開発を目的として、原子層成長(ALE)における選択成長技術を軸に、半導体微細領域における組成、構造及び不純物ド-ピングの原子オーダー制御技術への発展をはかった。以下に本研究の概要を示す。 (1)微細領域中の局在ALE成長の機構解明、成長モード切り替え技術の開発 ALEの特徴である自己停止機構によりナノメートルエリアにおいても異常成長のない均一な局在ALE成長が可能であることを示した。また成長シーケンスによりALE成長中の表面反応素過程を選択的に制御しALE成長モード切り替え(isotropic<->anisotropic)技術やド-ピングを原子層オーダーで切り替えることを可能にした。 (2)ALE成長モード切り替え技術を用いた低次元量子構造作製プロセスの開発 ALEを用いた低次元量子構造の作製プロセスを開発し、矩形量子細線の作製に成功した。本研究ではALE成長法をベースとして、閉じ込め構造を有する原子層単周期超格子及び結合制御型多重量子細線構造の作製を試みた。原子層短周期超格子は原子層を最小単位とする究極の人工結合系である。そのためALE選択成長を用いた閉じ込め系短周期超格子の実現は組成制御を含めた今後の多重結合型ナノ構造作製にとって極めて重要であることを示した。 (3)ディジタルエッチングの開発:波長可変レーザによる表面反応制御 Ti:Sapphireレーザをベースに開発した連続波長可変の紫外域パルスレーザーを利用して、GaAsの光励起デジタルエッチングに関して検討した。その結果、デジタルエッチングにおいて、自己停止を得るためにはエッチャント供給とビーム照射の交互操作が必須であり、塩素供給後のパ-ジ時間が重要な要素であることが分かった。 (4)低次元量子構造における量子サイズ効果の観測、解析 ALE選択成長により作製した矩形量子細線からのフォトルミネッセンス(PL)発光を観測し、そのPLスペクトル及び偏光依存性から一次元閉じ込め効果を観測した。さらにpタイプ変調ド-ピング構造を用いることにより、偏光PL測定よりバンド混合効果による量子細線固有の価電子帯の電子状態を初めてPL発光で観測した。さらに量子細線構造からのPL発光の磁気光学特性から反磁性シフトを観測した。, 06452224
研究期間 1994年 - 1995年

原子層エピタキシ-による原子層制御新物質の創製
一色 秀夫
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 奨励研究(A), 原子層成長(ALE)を用いた低次元量子構造作製プロセス開発を目的としてALE選択成長機構解明に重点を置き,ALE技術の潜在能力を引き出し新たなプロセス技術を開発した。更にALE選択成長により作製した微細量子構造の基礎的な光物性評価を行い明確な一次元閉じ込め効果を観測した。本年度の成果は以下のとおりである。 (1)成長モード切り替え技術の開発、極微細領域中の局財ALE成長の機構解明 ALEにおける面方位選択成長機構を解明した。この結果、成長シーケンスによりALE成長中の表面反応の選択的な制御が可能であることを見出し、ALE成長モード切り替え(isotropic〈-〉anisotropic)技術を確立した。さらに低次元量子構造を作製するうえで重要となる極微細領域における成長速度の変動についても検討を行った。そしてALEの特徴である自己停止機構によりナノメートルエリアにおいても異常成長がなく原子層制御可能な局在ALE成長が可能であることを示した。 ALE成長モード切り替え技術を用いた低次元量子構造作製プロセスの開発 上記の結果をもとに、さらに赤外光照射効果によるALE成長中における炭素原子混入の低減化を組み見合わせて、構造及び組成の原子層制御が可能である低次元量子構造作製プロセスを開発し、矩形量子細線の作製に成功した。 (3)低次元構造における量子サイズ効果の観測、解析 ALE選択成長により作製した矩形量子細線からのフォトルミネッセンス(PL)発光を観測し、そのPLスペクトル及び偏光依存性(光学的異方性)から一次元閉じ込め効果を観測した。また、量子細線構造特有の価電子帯における電子状態の観測に成功した。, 06750338
研究期間 1994年 - 1994年

原子層エピタキシ-選択成長による低次元量子構造作製に関する研究
岩井 荘八; 目黒 多加志; 青柳 克信; 一色 秀夫
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 理化学研究所, 重点領域研究, 本年度は原子層成長(ALE)を用いた低次元量子構造作製プロセス開発を目的としてALE選択成長機構解明に重点を置き、ALE技術の潜在能力を引き出し新たなプロセス技術を開発した。更にALE選択成長により作製した微細量子構造の基礎的な光物性評価を行い明確な一次元閉じ込め効果を観測した。本年度の成果は以下のとおりである。 (1)成長モード切り替え技術の開発、極微細領域中の局在ALE成長の機構解明 ALEにおける面方位選択成長機構を解明した。この結果、成長シーケンスによりALE成長中の表面反応の選択的な制御が可能であることを見出し、ALE成長モード切り替え(isotropic〈-〉anisotropic)技術を確立した。さらに低次元量子構造を作製するうえで重要となる極微細領域における成長速度の変動についても検討を行った。そしてALEの特徴である自己停止機構によりナノメートルエリアにおいても異常成長のない均一な局在ALE成長が可能であることを示した。 (2)ALE成長薄膜の結晶性向上 結晶成長中における炭素原子混入の低減について検討を行った結果、GaAsALE成長において赤外光照射が有効であることを示した。 (3)ALE成長モード切り替え技術を用いた低次元量子構造作製プロセスの開発 上記(1),(2)の結果をもとにALEを用いた低次元量子構造の作製プロセスを開発し、矩形量子細線の作製に成功した。 (4)低次元量子構造における量子サイズ効果の観測、解析 ALE選択成長により作製した矩形量子細線からのフォトルミネッセンス(PL)発光を観測し、そのPLスペクトル及び偏光依存性から一次元閉じ込め効果を観測した。また、量子細線構造特有の価電子帯における電子状態の観測に成功した。, 06238219
研究期間 1994年 - 1994年

ナノ結晶ダイヤモンド及びその製造方法、製造装置
特許権, 一色 秀夫, PCT JP2016 77641, 出願日: 2016年09月20日

単結晶ダイヤモンドの製造方法、単結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド基板の製造方法、単結晶ダイヤモンド基板及び半導体デバイス
特許権, 一色 秀夫, 相馬 勇治, 小宮 一輝, 小島 隆平, 特願2014-175926, 出願日: 2014年

原子層成長による薄膜形成方法
特許権, 一色秀夫, 岩井荘八, 青柳克信, 菅野卓雄, 特願2002-187362, 出願日: 2002年06月27日, 2003-051450, 公開日: 2003年02月21日, 3668802, 発行日: 2005年04月22日

ダイヤモンド薄膜のコーティング法及びダイヤモンド被膜超硬合金部材
特許権, 一色秀夫, 特願2004-173078, 出願日: 2004年06月10日, WO2005/121398, 公開日: 2005年

原子層成長による量子細線および量子箱の形成方法
特許権, 一色秀夫, 岩井荘八, 青柳克信, 菅野卓雄, 特願平4-243711, 出願日: 1992年09月11日, H06-097071, 公開日: 1994年04月08日, 3335671, 発行日: 2002年08月02日

レーザーおよびその製造方法
特許権, 趙新為, 小室修二, 一色秀夫, 青柳克信, 菅野卓雄, 特願平10-372032, 出願日: 1998年12月28日, 2000-196191, 公開日: 2000年07月14日, 3076019, 発行日: 2000年06月09日

微小トンネル接合の形成方法及び微小トンネル接合素子
特許権, 一色秀夫, 青柳克信, 菅野卓雄, 特願平8-158078, 出願日: 1996年06月19日

新型マルチカソード・...
新型マルチカソード・スパッタ装置の開発、株）シンクロンより販売開始
2020年 - 2020年