1997 Fiscal Year Annual Research Report
新しい超構造を有する間接遷移型半導体の光学遷移に関する研究
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08455008
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇佐美 徳隆 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (20262107)
近藤 高志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60205557)
矢口 裕之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50239737)
尾鍋 研太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50204227)
伊藤 良一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40133102)
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| Keywords | SiGe / AlGaP / 間接遷移型半導体 / 隣接閉じ込め構造 / 無フォノン発光 |
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| Research Abstract |
本研究においては、間接遷移型半導体に、さまざまな超構造を導入するとこにより、材料固有の性質を人為的に変化させ、光学遷移確率を増大させることを、SiGe/Si系、AlGaP/GaAsP系という、二種類の典型的な間接遷移型半導体に対して試みた。電子と正孔を空間的に分離して閉じ込める「隣接閉じ込め構造」、type-Iの量子井戸の中央に選択則を緩和する目的でキャリアの局在層を挿入した構造について検討した。
SiGe/Si系隣接閉じ込め構造においては、正孔の閉じ込め層を、従来の、SiGe混晶から、純粋なGe層とし、膜厚を島状成長の臨界膜厚程度に選ぶことにより、無フォノン発光が大幅に増大することを観測した。type-IのSiGe/Si量子井戸においては、中央にGe層を挿入した場合、Geの量の増大に伴い、ピークの低エネルギー側へのシフトと、無フォノン発光のフォノンを介した発光に対する相対強度の増大が観測された。このような効果は、Ge成長後に成長中断の導入により、大きく変化することから、歪んだSiGe上へのGeの不均一な成長や、成長中断による核形成が、励起子の局在に大きく影響することが分かった。
また、AlGaP/GaAsp系においては、type-IのGaAsP/GaP量子井戸構造の中央部に、電子の局在層としてAIP層を挿入した。AIP層の挿入により、スペクトルの形状が劇的に変化し、無フォノン発光が支配的となった。これは、電子の局在による、伝導帯のΓ-X混合の効果によるものと思われる。発光強度の温度耐性に対する活性化エネルギーは、伝導帯における量子準位と、GaPバリアとのエネルギー差と、はぼ一致し、電子の閉じ込めが重要であることが示唆された。井戸のAs組成を増加させ、伝導帯オフセットを大きく取ることにより、より高温まで発光が持続することが期待される。
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[Publications] N.Usami: "Spectroscopic study of Si-based quantum wells with neighboring confinement structure" Semicon.Sci.Technolo.12. 1596-1602 (1997)
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[Publications] T.Ohta: "Effects of tensile strain on optical properties of AlGaP-based neighboring confinement structure" Semicon.Sci.Technolo.12. 881-887 (1997)
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[Publications] H.Sunamura: "Anomalous photoluminescence of pure-Ge/Si type-II coupled quantum wells" Thin Solid Films. 294. 336-339 (1997)
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[Publications] E.S.Kim: "Luminescence study on Ge islands a stressors on SiGe/Si quantum well" J.Gryst.Growth. 175/176. 519-522 (1997)
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[Publications] N.Usami: "In-plane potential modulation in tensilely strained AlGaP-based neighboring confinement structure" Physica E (掲載予定). (1998)
