GaAs/AlAsタイプ-II超格子における準直接遷移型励起子に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05640382
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 中山 正昭 大阪市立大学, 工学部, 講師 (30172480)
• Keywords: 半導体超格子 / GaAs / AlAs / タイプ-IIバンド構造 / 励起子 / 準直接遷移 / 発光特性 / 遷移振動子強度 / GAMMA-X混成

Research Abstract

GaAs/AlAsタイプ-II超格子における準直接遷移型励起子の振動子強度を明らかにすることを目的として、以下の多元的な分光法による研究を行った。尚、試料としては、分子線エピタキシー法によって結晶成長した(GaAs)m/(AlAs)m超格子(m=8,9,10,12,13原子層、(m,m)超格子と略す)、及び(10,n)超格子(n=10,14,20原子層)を用いた。
(1)直接遷移型発光強度と準直接遷移型発光強度の温度依存性(10〜250K)を詳細に測定し、その相対強度の温度依存性から、準直接遷移型励起子の直接遷移型励起子に対する相対遷移振動子強度を評価した。
(2)極低温(5,10K)において、準直接遷移型励起子発光の励起スペクトルを測定し、励起スペクトルが吸収スペクトルと等価であると仮定して、直接遷移型励起子バンドとの強度比較から相対遷移振動子強度を評価した。
(3)極低温(5,10K)において、微弱光励起条件(30pJ)での準直接遷移型励起子の発光寿命の測定を行い、その結果から、遷移振動子強度を評価した。
上記の(1)、(2)、(3)から、以下に記す結果が得られた。
(a)(m,m)超格子では、準直接遷移型励起子の遷移振動子強度は、層厚にほとんど依存せず、直接遷移型励起子の約1x10^<-4>である。(b)(10,n)超格子では、AlAs層厚(n)が厚くなるにしたがって、準直接遷移型励起子の遷移振動子強度が小さくなり、(10,20)超格子では、直接遷移型励起子の約1x10^<-5>である。
この結果をGAMMA-X混成に関する1次の摂動論に基づいて解析し、遷移振動子強度の大きさは、伝導帯のGAMMA電子とX電子の包絡関数の重なり度合いによって決定されるという結論を得た。

Research Products

• [Publications] M.Nakayama: "GAMMA-X Mixing Effects on Photoluminescence Intensity in GaAs/AlAs Type-II Superlattices" Solid State Communications. 88. 43-46 (1993)
• [Publications] M.Nakayama: "GAMMA-X Mixing Effects on Pseudodirect Exciton Transitions in GaAs/AlAs Type-II Superlattices" physical Review B. 49(in press). (1994)