1996 Fiscal Year Annual Research Report
半導体ナノ構造の作製,測定,モデル化に関する共同研究
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08044145
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
浜口 智尋 大阪大学, 工学部, 教授 (40029004)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
HENINI Moham ノッティンガム大学, 理学部, 研究員
BETON Peter ノッティンガム大学, 理学部, 講師
MAIN Peter ノッティンガム大学, 理学部, 教授
EAVES Lauren ノッティンガム大学, 理学部, 教授
森藤 正人 大阪大学, 工学部, 助手 (00230144)
森 伸也 大阪大学, 工学部, 講師 (70239614)
谷口 研二 大阪大学, 工学部, 教授 (20192180)
三浦 登 東京大学, 理学部, 教授 (70010949)
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| Keywords | 量子ドット / 半導体ヘテロ構造 / 強磁場 / 自己形成法 / 歪み超格子 / フォトルミネッセンス / 共鳴トンネル素子 / 厳密対角化法 |
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| Research Abstract |
本年度は,ウエットケミカルエッチング法,または,自己形成法を用いて量子ドットを作製し,それらの光学的・電気的測定を行った.また,量子ドットにおける電子状態を厳密対角化法を用いて計算するプログラムを作成し,量子ドットにおけるエネルギー緩和時間と量子ドットを介したトンネル電流量の解析とを行った.
GaAs基板上に作製したIn_<0.2>Ga_<0.8>As/GaAs量子井戸構造を,電子ビームリソグラフィーとウエットケミカルエッチング法とを用いて,一辺が100nm程度の量子ドットに加工した.種々のサイズ(量子井戸幅,量子ドットの一辺の長さ)の量子ドットを作製し,そのフォトルミネッセンス測定を行なったところ,量子ドットの一辺の長さが小さい場合は,量子閉じ込めによる高エネルギーシフトが観測された.しかし,量子ドットの一辺の長さがあまり小さくない場合,量子井戸構造における遷移エネルギーより量子ドットにおける遷移エネルギーの方が小さくなることがわかった.この低エネルギーシフトの原因は,量子井戸構造における遷移エネルギーの井戸幅依存性の解析結果より,InGaAs層の歪みの緩和によると考えられ,そのことから,InGaAs量子ドットの遷移エネルギーのサイズ依存性の測定値を再現する簡単な経験式を導いた.
自己形成法を用いたInAs量子ドットの電子状態を明らかにするため超強磁場下におけるInAs量子ドットのフォトルミネッセンス測定を行なった.基板に垂直な方向に磁場を印加した場合と平行な方向に印加した場合の遷移エネルギーのシフト量の解析から,基板に平行な方向と垂直な方向の電子の閉じ込めの程度を定量的に見積もった.また,基板に平行な方向に磁場を印加した場合は,低磁場領域において遷移エネルギーが若干低エネルギー側へシフトすることを見出した.
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[Publications] K.Moriyasu,S.Osako,N.Mori and C.Hamaguchi: "Effect of quantum confinement and lattice relaxation in GaAs/In_<0.2>Ga_<0.8>As/GaAs quantum dots" Japanese Journal of Applied Physics. (1997)
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[Publications] M.Kirihara and K.Taniguchi: "Single electron neuron device" Japanese Journal of Applied Physics. (1997)
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[Publications] L.Eaves: "Single electron resonant tunnelling through selfassembled InAs quantum dots" Japanese Journal of Applied Physice. (1997)
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[Publications] T.Fukuda,K.Yamanaka,H.Momose,N.Mori,C.Hamaguchi,Y.Imanaka,Y.Shimamoto and N.Miura: "Cyclotron resonance in short period(GaAs)_n/(AlAs)_n superlattices" Surface Science. 361/362. 406-410 (1996)
