新しい光物性機能をもった半導体材料の開拓

本研究は、将来の高度な光エレクトロニクス技術の発展に備えて、従来の半導体材料には見られない新しい光物性機能を持った新規材料を、広く無機、有機物質の中から開拓し、その基礎的電子な物性を解明するとともに、その成果に基づいて、新しいコンセプトによる機能素子の開発を行うことを目指す。この目的に沿って、4名の計画研究分担者が相互に密接な協力を行いながら研究を進めた。初年度の研究成果は大要以下の如くである。

国府田:各種の電荷移動錯体からなる有機半導体について、これらの物質に共通した固有の電荷輸送機構によると考えられる強い非線形電導性を初めて見出だし、その機構が一次元的物質に特有なソリトン励起によることを明らかにした。この非線形電導性を利用して電流双安定素子が実現できることを実証した。

柊元:異種物質で構成されている半導体超構造の作製に必要とされる有機金属気相成長装置の作製と整備を、種々な独自の技術を導入して、行った。特に、反応気体の流量と反応温度の制御が重要であり、その最適条件の設定により、結晶超周期のコヒ-レンス実現の見通しが得られた。

佐藤:Mnなどの遷移金属、希土類金属を添加した3元カルコパイライト型半導体の発光、磁気光学スペクトルを精密に測定し、これらの不純物発光中心の電子状態を明らかにした。特にTbイオンを添加したCuAlS_2結晶について、独自の結晶作製法により得られた良質の単結晶が、室温で明るい黄色発光を示すことを見出だした。

岡:磁性体としての特徴と半導体機能を合せ持つ材料である各種の半磁性半導体での磁気光学特性を、独自の超高速時間分解分光法により、精密に研究しその微視的機構を解明した。これらの材料の機能を利用した光アイソレ-タ-や、磁場による同調波長可変の光検出器の可能性を示した。