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超平坦界面を有する半導体理想量子細線・井戸構造における励起子ダイナミクスの解明

Research Project

Project/Area Number 15760216
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

吉田 正裕  東京大学, 物性研究所, 助手 (30292759)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords量子細線 / 量子井戸 / へき開再成長 / GaAs(110) / 励起子 / 電子正孔プラズマ / 顕微計測 / 成長中断アニール / (110)GaAs / 原子平坦界面
Research Abstract

へき開再成長(CEO)法とその成長表面での成長中断アニール法により原子平坦なヘテロ界面をもつGaAs/AlGaAs(110)量子井戸・T型量子細線構造を作製し、その量子構造内での励起子の光物性を顕微発光計測法により調べた。
T型量子細線に関しては、昨年度に引き続き、1次元電子正孔系の高密度状態・多体効果を調べた。今回、スペクトログラフ手法を用いた空間・エネルギー分解分光測定を行うことで、発光スペクトルへのキャリア拡散・不均一空間分布の影響を極力減らし、より精密にその励起強度依存性(電子-正孔対密度依存性)を得ることが出来るようになった。これにより、これまで主張してきた励起子分子状態を経由した励起子状態から高密度電子正孔プラズマへのクロスオーバー的な移り変わりの様子をより詳細に示した。また、細線発光の飽和強度を元に、励起子分子形成、プラズマ形成のキャリア密度をそれぞれ3.6x10^3cm^<-1>、1.2x10^5cm^<-1>と見積もった。
原子平坦界面量子井戸に関しては、励起子発光をプローブとして、その発光像(発光パターン)測定を行い、その空間分布の様子からヘテロ界面に保存される特異なアニール表面構造を原子層分解能で調べた。また、発光像と発光スペクトルとの対応を試料全体にわたって調べた。
また、更なる高品質な超平坦界面量子井戸・細線構造実現のために、成長中断アニール条件の最適化をより進めた。650℃へアニール温度を上げることで、成長時に形成された表面ラフネスが著しく減少し、平坦化が促進されることを確認した。また、AFM観測された結晶軸方向に依存した原子ステップエッジの特徴的形状とその解析から、ステップエッジの安定性を議論し、(110)面での平坦化メカニズムについての考察を進めた。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Book (1 results) Publications (5 results)

  • [Journal Article] Fabrication and microscopic characterization of a single quantum wire Laser with high uniformity2004

    • Author(s)
      M.Yoshita, Y.Hayamizu, H.Akiyama, L.N.Pfeiffer, K.W.West
    • Journal Title

      Physica E 21・2-4

      Pages: 230-235

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Carrier diffusion on atomically flat (110) GaAs quantum wells2004

    • Author(s)
      J-W.Oh, M.Yoshita, H.Itoh, H.Akiyama, L.N.Pfeiffer, K.W.West
    • Journal Title

      Physica E 21・2-4

      Pages: 689-692

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Micro-photoluminescence characterization of local electronic states in a (110) GaAs quantum well fabricated by cleaved-edge overgrowth2004

    • Author(s)
      Ji-Won Oh et al.(著者計6名、内2番目)
    • Journal Title

      J.Appl.Phys. 96・11

      Pages: 6370-6374

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] One-dimensional excitonic states and lasing in highly uniform quantum wires formed by cleaved-edge overgrowth with growth-interrupt anneal2004

    • Author(s)
      H.Akiyama, M.Yoshita, L.N.Pfeiffer, K.W.West
    • Journal Title

      J.Phys.Condensed Matter 16・35

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Formation mechanisms of monolayer pits having characteristic step-edge shapes on annealed GaAs (110) surfaces2004

    • Author(s)
      A.Ishii et al.(著者計7名、内4番目)
    • Journal Title

      Thin Solid Films 464-465

      Pages: 38-41

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Intersubband electronic Raman scattering in narrow GaAs single quantum wells dominated by single-particle excitations2004

    • Author(s)
      Takeya Unuma et al.(著者計9名、内4番目)
    • Journal Title

      Phys.Rev.B 70・15

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] Progress in Nano-Electro-Optics IV : Characterization of Nano-Optical Materials and Optical Near-Field Interactions (Ed.M.Ohtsu) Chap.2分担執筆2005

    • Author(s)
      M.Yoshita, H.Akiyama
    • Total Pages
      206
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] M.Yoshita, J-W.Oh, H.Akiyama, L.N.Pfeiffer, K.W.West: "Control of MBE surface step-edge kinetics to make an atomically smooth quantum well"Journal of Crystal Growth. 251・1-4. 62-67 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] H.Akiyama, M.Yoshita, L.N.Pfeiffer, K.W.West: "Quantum wire lasers with high uniformity formed by cleaved-edge overgrowth and growth-interrupt anneal"Solid State Communications. 127・2. 63-68 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] A.Ishii, T.Aisaka, J-W.Oh, M.Yoshita, H.Akiyama: "Low and aniostropic barrier energy for adatom migration on a GaAs (110) surface studied by first-principles calculations"Applied Physics Letters. 83・20. 4187-4189 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Yoshita, Y.Hayamizu, H.Akiyama, L.N.Pfeiffer, K.W.West: "Fabrication and microscopic characterization of a single quantum wire laser with high uniformity"Physica E. 21・2-4. 230-235 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] J-W.Oh, M.Yoshita, H.Itoh, H.Akiyama, L.N.Pfeiffer, K.W.West: "Carrier diffusion on atomically flat (110) GaAs quantum wells"Physica E. 21・2-4. 689-692 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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