II-VI族半導体量子井戸によるTHz領域のノイズ特性制御の研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750385
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 安井 孝成 理化学研究所, 光発生・計測研究チーム, フロンティア研究員 (20241250)
• Keywords: II-VI族半導体 / THz / ショットキー界面 / 量子井戸 / ノイズ / LOフォノン散乱

Research Abstract

本研究の目標は、THz帯周波数領域でのキャリア散乱ノイズをLOフォノン散乱を利用して抑制することにある。今年度は、予備的実験としてGaAsショットキーダイオードのノイズの周波数特性を測定し、またZnSe上の絶縁膜堆積を試みた。ノイズは、ヘテロダイン検波後にスペクトルアナライザーで測定した。絶縁膜堆積はGaAsで既に成功している常圧CVD法によった。以上の実験で明らかになったことは、ノイズがショットキー(金属・半導体)界面近傍の欠陥や不純物に大きく依存し、界面欠陥の低減が大きな課題だということである。界面近傍に欠陥が混入すると、数KHzからMHz以上の熱雑音が増大する為、ヘテロダイン受信周波数領域(MHz以上)で受信感度が低下する。従来、GaAs・金属界面近傍の欠陥低減が困難であったが、現状では再現性良く低損傷界面を得ることに成功し、良好なデバイスを作製する手段が確立されつつある。ZnSe上の絶縁膜堆積はGaAsとは異なる問題が明らかになり、ショットキーダイオードを製作するまでには至らなかった。ZnSe上の絶縁膜は膜厚が不均一であり、またフォトルミネッセンス測定から、ZnSeの品質が劣化したことも確認した。この理由は、常圧CVD法の温度(設定350℃)がZnSeの成長時の基板温度(約250℃)より高いためにZnSeの結晶性が劣化したと考えられる。現在、常圧CVD法の温度設定や、他の絶縁膜堆積法の検討を行っている。
本研究はII-VI族半導体のLOフォノンカップリングの大きいことを利用し、GaAsでは起こりにくい、キャリアのLOフォノン散乱によるTHz帯のノイズ特性制御をめざしたが、新たな問題に直面しており、II-VI族半導体の特徴を生かせないのが現状である。金属・半導体界面制御の問題は、GaAsに比べII-VI族半導体ではさらに未解明な点が多く、今後の研究課題となる。

Research Products

• [Publications] 安井孝成、鈴木哲、藤島寛智、荒沢正敏、莅戸立夫、山田巧、他、: "THz帯用低雑音ショットキバリアダイオードの製作プロセスと界面評価" 信学技報(THCHNICAL REPORT OF IEICE). ED96-180 MW96-143 ICD96-168. 1-8 (1997)
• [Publications] 鈴木哲、安井孝成、荒沢正敏、莅戸立夫、藤島寛智、水野皓司 他: "THz帯低雑音ショットキ・バリア・ダイオードの開発" 信学技報(THCHNICAL REPORT OF IEICE). EMCJ-96-38 MW96-90. 17-22 (1996)
• [Publications] T.Yasuda,T.Yasui,Bao-Ping Zhang,Y.Segawa: "Direct observation of nitrogen acceptor passivation in ZnSe by hydrogen plasma." Journal of Crystal Growth. 159. 1168-1170 (1996)
• [Publications] T.Yasuda,T.Yasui,Y.Segawa: "Optical properties of ZnS and ZuCd/. ZnS MQW grown by molecular beam epitaxy on GaAs and CaF_2 substrates." Journal of Crystal Growth. 159. 447-450 (1996)