ダイヤモンド型半導体における超高速緩和のフェムト秒分光法による研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450028
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 末元 徹 東京大学, 物性研究所, 助教授 (50134052)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 伸吾 東京大学, 物性研究所, 助手 (80272532)
• Keywords: ワイドギャップ半導体 / シリコンカーバイト / シリコンゲルマニウム / 時間分解 / ラマン散乱 / 電子ラマン / 紫外 / 折り返しフォノン

Research Abstract

1) シリコンゲルマニウム混晶系における電子ラマン
ゲルマニウム(Ge)においてバンドギャップに共鳴する波長で励起するとシフトゼロ近傍に伝導電子、1500cm^<-1>付近にホールによる電子ラマンが観測され、何れもキャリアーの超高速緩和を調べるプローブとして利用されている。Ge-Si混晶においてホールバンドを観測したところ、ラマンシフトが混晶比に依存して著しく変化することが分かった。これは混晶比によってバンドギャップが変化し、共鳴条件が変わるため波数kの異なるホール分布を反映するためと解釈された。これにより、任意のkを持ったホールの分布を調べることが可能になった。
2) シリコンカーバイドにおける光キャリアー
代表的なワイドギャップ半導体であるシリコンカーバイド(SiC)を紫外パルスレーザー光によって励起し、共鳴条件下でラマン散乱の測定を行い、光励起された電子とLOフォノンモードが結合したモード(LPCM)を初めて観測した。光励起の強度に応じてLPCMピークの位置と形状が変化する様子を観測し、その解析から、試料表面近くの瞬間的な電子濃度を光学的にプローブする手法を確立した。
3) シリコンカーバイドにおける折り返しフォノン
SiCの積層構造に起因するフォノンの折り返しモードのラマン散乱強度が紫外励起により選択的に共鳴することを発見した。さらにボンド分極モデルに基づく計算結果との比較を行い、選択共鳴が、各ボンドのもつ共鳴エネルギーの違いに帰着されることを示した。これによりフォノンのダイナミックスの研究にも紫外領域での時間分解光が有効であることが示唆された。
4) 化合物半導体
時間分解発光分光、インパルス励起分光により、インジウム砒素におけるフェムト秒ダイナミックスを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 末元徹: "Femtosecond luminescence of nonequilibrium carriers in InAs" J.Luminescence. 76&77. 141-144 (1998)
• [Publications] 南晴宏之: "Study of the femtosecondluminescence from partly redestributed nonequilibrium electrons in InAs" Phys.Rev.B. (印刷中).