歪み超薄膜挿入によるピエゾ効果を用いた半導体高指数界面のバンドオフセット制御

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 斉藤 敏夫 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 助手 (90170513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10183097)
• Keywords: ガリウム砒素 / インジウム砒素 / アルミニウム砒素 / 超薄膜 / ピエゾ効果 / 半導体界面 / バンド不連続量 / 強結合法

Research Abstract

半導体高指数界面への歪み超薄膜挿入の効果を調べるために、まずGaAs(311)基板上のInAs単原子層の電子構造を、半経験的なsp^3s^*強結合法を用いて理論計算した。計算のモデルとして(InAs)_1/GaAs)_n[311]超格子(n=10〜26)を用いて、(311)-InAs単原子層がGaAs禁制帯中に作るエネルギー準位を求め、光学的性質との関連を調べた。その結果、(311)-InAs単原子層は、GaAs禁制帯中に電子準位(伝導帯端直下)と正孔準位(価電子帯端直上)を形成することが明らかになった。電子準位-正孔準位間のエネルギー間隔E_<e-h>は、GaAs禁制帯幅E_gよりも0.06eV(n=10)と0.03eV(n=26)小さくなり、観測されたフォトルミネッセンス[M.I.Alonso et al.:Phys.Rev.B50,1628(1994)]の起源となる。また、電子及び正孔準位の波動関数は、InAs単原子層付近に弱く局在していることが明らかになった。InAs原子層を有する(311)AGaAs/AlAs界面のバンド不連続量の計算にも着手しており、そのために必要な界面の歪みエネルギー計算のプログラム、及び自己無撞着な電子構造計算のプログラムも完成している。

Research Products

• [Publications] T.Saito: "Electronic structure of (311)-InAs monolayers embedded in GaAs" Superlattices and Microstructures. (発表予定).
• [Publications] 斉藤敏夫: "GaAs(311)上のInAs超薄膜の電子構造" 電子情報通信学会技術研究報告. ED96. 47-52 (1996)
• [Publications] T.Saito: "Possibility of Band-Discontinuity control at(100)GaAs/AlAs Interfaces by ZnSe Insertion Layers" Transactions of the Materials Research Society Japan. Vol.20. 739-742 (1996)
• [Publications] T.Saito: "Effects of ZnSe and P insertion layers on band offsets at(100)GaAs/AlAs interfaces" Applied Surface Science. Vol.107. 222-226 (1996)
• [Publications] T.Saito: "Band Discontinuities at the (100)GaAs/AlAs Interfaces with In-and P-Insertion Layers:Effects of I soelectronic Impurity Layers" Solid State Communications. Vol.101 No.1. 1-5 (1997)