2000 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
09102001
|
|---|
| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
|---|
Principal Investigator |
福井 孝志 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (30240641)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本久 順一 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
|
|---|
| Keywords | 有機金属気相成長 / 選択成長 / マスク基板 / 量子ドット / 量子細線 / 単電子素子・回路 / クーロン振動 / 近藤効果 |
|---|
| Research Abstract |
平成12年度は、まず、前年度に確立された、選択成長によるInAs量子ドットの位置・密度(個数)の制御手法をさらに発展させ、2種類の方法で単一で微小なInAs量子ドットの形成を試みた。1つめは、ライン&スペースパターンの一部に、幅の広い、正方形の窓明部を付加したマスクパターンを用い、GaAs成長後、頂上部に形成された微小(001)面に、InAs量子ドットを形成する方法である。また、2つめは、[110]方向と[010]方向の細線状の窓明けパターンを組み合わせ、細線に曲げ構造を導入し、その接合部分にInAsを選択的に形成する方法である。いずれのパターンでも、大きさ20nm程度のInAs量子ドットが形成可能であり、以上、マスクパターンの工夫により、位置・密度が自在に制御された、InAs量子ドットの形成が可能であることが示された。
また、GaAsピラミッド構造上のInAs量子ドットの光学特性を、顕微フォトルミネセンス(PL)により評価した結果、PLの偏光方向が[110]の場合と[110]との場合の間に、大きな異方性を観測した。これは、量子ドットの形状や歪み分布の異方性に起因する閉じ込めポテンシャルの異方性のためだと考えられる。さらに、濡れ層のエネルギー付近を励起した場合、非常に大きな光学異方性が観測され、これは量子ドットへ光励起キャリアのエネルギー緩和が、LOフォノンを介し、共鳴的に緩和するためとして説明できる。
最後に、マスクパターンを工夫し、選択成長を適切に制御することにより、新しいタイプの量子ドット列および量子細線-量子ドット結合列の形成を試みた。カソードルミネセンスにより評価を行った結果、予想通り、GaAs層が、AlGaAs層によって、ほぼ完全に埋め込まれた、横方向閉じ込めの強い、量子ドット列・細線-ドット結合構造の形成が確認された。さらに、細線-ドット結合構造を利用し、単電子トランジスタを作製し、その電気伝導特性の評価を行ったところ、温度1.8Kで、クーロン振動・クーロンギャップが確認された。これらクーロン振動は、温度を下げるとより明瞭となった。また、量子ドットと量子細線のトンネル結合が強い場合には、非常に強い近藤効果が観測された。
|
Research Products
(6 results)
-
[Publications] C.K.Hahn: "Formation of Single and Double Self-Organized InAs Quantum Dot by Selective Area Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy"Applied Physics Letters. 76. 3947-3949 (2000)
-
[Publications] H.An: "Optical Properties of InAs Quantum Dots Formed on GaAs Pyramids"Applied Physics Letters. 77. 385-387 (2000)
-
[Publications] F.Nakajima: "Self-Formed Quantum Nano-Structures by Selective Area MOVPE and Their Application to GaAs Single Electron Devices"Applied Surface Science. 162-163. 650-654 (2000)
-
[Publications] C.K.Hahn: "Position and Number Control of Self-Assembled InAs Quantum Dots by Selective Area Metal Organic Vapor Phase Epitaxy"Journal of Crystal Growth. 221. 599-604 (2000)
-
[Publications] Tomonori Terasawa: "Lateral Thickness Modulation of InGaAs Layers on GaAs in Selective Area Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"to be published in Journal of Crystal Growth. (2001)
-
[Publications] Haiyan An: "Optical anisotropy in InAs quantum dots formed on GaAs pyramids"to be published in Japanese Journal of Applied Physics Part 1. (2001)
