1998 Fiscal Year Annual Research Report
希薄磁性半導体と超伝導体の複合構造における三角格子量子ドットの制御とその応用
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09305001
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
滝田 宏樹 筑波大学, 物質工学系, 教授 (00011213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 眞司 筑波大学, 物質工学系, 講師 (40221949)
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| Keywords | 希薄磁性半導体 / 第2種超伝導体 / 量子ドット / 巨大ゼーマン分裂 / 磁束量子 / ファンデルワールスエピタキシー |
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| Research Abstract |
希薄磁性半導体と第2種超伝導体が接合したハイブリッド構造においては、第2種超伝導体の混合状態における渦糸の規則的な配置により、その表面上では磁束密度が空間的な変調を受けるため、希薄磁性半導体中の巨大ゼーマン分裂により実効的なバンドギャップが変化し、磁束量子によるドット状の閉じ込め(「磁気変調スピン量子ドット」)の形成が期待される。
本研究ではこのような構造を実現するため、第2種超伝導体NbSe_2(Tc=7.2K)の(0001)面上にMBEによりCd_<1-x>Mn_xTe,Cd_<1-x>Mn_xTe/Cd_<1-x>Mg_xTe単一量子井戸(SQW)を成長させた。NbSe_2は層状物質であり、c軸方向の結合はファンデルワールス力によっているため、(0001)面上の閃亜鉛鉱型CdTe(ないしその混晶)は、疑似的にファンデルワールスエピタキシーとしての成長となり、約33%の格子不整合にもかかわらず、良質な薄膜の成長が可能であると考えられる。実際のMBE成長に於いては、成長初期過程でRHEED像がNbSe_2(0001)面の再構成像からCdTe(111)面の再構成像に連続的に変化し、成長の初期過程から平坦な2次元成長が行われていることがわかった。
このようにしてNbSe_2上に成長させたCd_<1-x>Mn_xTe,Cd_<1-x>Mn_xTe/Cd_<1-x>Mg_xTe SQWのPL測定の結果は、自由励起子からと思われる比較的狭い発光スペクトルを示しており、光物性上も高品質の薄膜が成長できたことを示している。さらに低温(〜0.3K)・磁場中のPL測定において、NbSe_2が混合状態となる温度・磁場域で、発光スペクトルの半値幅の磁場依存性に異常な振る舞いが観測されており、これが磁束線格子による量子閉じ込め効果によるものかどうか検討している。
またこれと並行して、混合状態における磁場変調の効果が輸送現象に与える影響を調べることを目的として、NbS_2上にCdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe変調ドーピング試料を作製するべく、成長条件等の探索を行った。
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[Publications] S.Kuroda et al.: "Self-organized quantum dots of zinc-blende MnTe grown by molecular beam epitaxy" J.Cryst.Growth. 184/185. 274-278 (1998)
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[Publications] S.Kuroda et al.: "Magneto-optical study of interface broadening of CdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe quantum wells" J.Cryst.Growth. 184/185. 971-975 (1998)
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[Publications] Y.Terai et al.: "Growth of self-organized quantum dots of CdTe on ZnTe surface by atomic layer epitaxy" Proc.24th Intern.Conf.Phys.Semicond.,Jerusalem,1998. (in press).
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[Publications] S.Matsushita et al.: "Spatially resolved photoluminescence spectra of CdTe quantum dots" Proc.24th Intern.Conf.Phys.Semicond.,Jerusalem,1998. (in press).
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[Publications] Y.Terai et al.: "Zero-dimensional excitonic properties of self-organized quantum dots of CdTe grown by molecular beam epitaxy" Appl.Phys.Lett.73. 3757-3759 (1998)
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[Publications] S.Kuroda et al.: "Excitonic luminescence from self-organized quantum dots of CdTe grown by molecular beam epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.(in press).
