ランタノイド化合物/半導体積層構造の原子層制御スーパーヘテロエピタキシャルと物性

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 藤原 康文 名古屋大学, 工学部, 助教授 (10181421)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田渕 雅夫 名古屋大学, 工学部, 講師 (90222124) ; 竹田 美和 名古屋大学, 工学部, 教授 (20111932)
• Keywords: ランタノイド化合物 / 原子層制御スーパーヘテロエピタキシャル / 量子機能 / InP / Er / X線CTR散乱法 / 蛍光EXAFS法 / δド-ピング

Research Abstract

希土類元素はV族元素との間でrocksalt構造を有し、半金属的性質を示すランタノイド化合物を形成することが知られている。それらランタノイド化合物はIII-V族化合物半導体と比較的格子整合するため、本研究では、それら材料からなる積層構造を原子層レベルで精密作製する、原子層制御スーパーヘテロエピタキシャル技術を確立することを第一の目的とした。このような積層構造ではヘテロ界面において従来にない大きなエネルギー差、特性差が生じ、新しい量子効果の発現が期待される。本研究では、従来の、半導体同士の組み合わせからなる構造では全く考えられなかった。大きな量子効果の発現を確認するとともに、それを将来デバイス構築に応用することを第二の目的とした。
そのような化合物と半導体からなるヘテロ構造をエピタキシャル的に作製する技術を確立する前段階として、InP成長時にP雰囲気中でIn原料の供給を中断し、Er原料のみを供給する「δド-ピング」を行った。試料は減圧縦型OMVPE装置により作製した。Er原料にはEr(MeCp)_3(trismethylcyclopentadienylerbium)を用いた。
RBS測定より、試料中のEr濃度はEr原料供給時間に比例して増加した。また、その依存性より、1原子層相当分のErシート濃度はEr原料供給時間23分により達成されることが明らかになった。4.2KにおけるPL測定の結果、Erを均一に添加した試料とは異なるPLスペクトルが得られた。このことはEr原子周辺構造が両者で異なることを意味している。放射光を用いたX線CTR散乱測定により原子レベルでの構造解析を行ったところ、添加されたErはrocksalt構造を有するErPを形成して存在し、その分布の半値幅は5ML(15Å)であった。ErPの形成は、やはり放射光を用いた蛍光EXAFS測定においても確認された。

Research Products

• [Publications] Y.FUJIWARA: "Erbium δ-Doping to InP by OMVPE" Inst.Phys.Conf.Ser.145. 149-154 (1996)
• [Publications] Y.FUJIWARA: "Effects of Growth Temperature on Er-Related Photoluminescence in Er-Doped InP and GaP by OMVPE" Jpn.J.Appl.Phys.36(印刷中). (1997)