1998 Fiscal Year Annual Research Report
弱励起カソードルミネッセンスによる材料のナノ電子構造評価
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09555001
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
関口 隆史 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00179334)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北沢 告一 日立製作所, 計測事業部, 主任研究員
富澤 淳一郎 日立サイエンスシステムズ, 第一設計部, 研究員
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| Keywords | カソードルミネッセンス / 半導体 / 量子構造 / ZnO / Diamond / InGaAs / GaAs / 量子ドット |
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| Research Abstract |
本研究では、ナノスケールの材料の機能評価法を開発することを目的として、50nmの空間分解能を有するカソ一ドルミネッセンス(CL)測定装置を開発した。低加速電圧でも5nAの電流量が得られる熱陰極型電界放射電子銃を製作し、1kV程度の電圧でCL測定を行うことで、高い空間分解能を実現している。本年度は、(1)二次電子検出系の改造を行い、検出効率を向上させた。これにより二次電子像の分解能が上がるため、形状観察からの情報量が増加した。さらに、(2)微弱信号を効率的に増幅するため、CCDによる発光スペクトルの同時検出系を製作した。CLの空間分解能は、Stranski-Krastanov型成長を利用したII-VI化合物半導体の量子ドット構造のCL像より推測した。
製作した装置を用いて、InGaAs/GaAs量子ドットや量子細線、ZnOナノ粒子の測定を行った。量子ドットでは、個々のドットからの発光スペクトルを比較し、成長条件の最適化を行った。ZnO粒子では、六角板状、テトラポット型、水晶型などの形状をした100nm以下の微粒子の発光特性を比較して、粒子サイズや形状が紫外及び可視発光に及ぼす影響を調べた。さらに、水熱合成で成長させたZnO単結晶のCL観察を行った。とくに発光特性の面方位依存性を調べ、結晶成長時の不純物や点欠陥の取り込みを議論した。
また、微粒子や量子構造からの発光の、加速電圧や電流量依存性を測定し、微小領域の励起のモデリングを行った。試料冷却系及び赤外検出系は現在製作中であるが、この完成によりさらに広範囲の量子構造が評価できるものと期待される。
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[Publications] T.Sekiguchi: "Cathodoluminescence Study of InGaAs/GaAs Quantun Dot Structures formed on the Tetrahedral-Shaped Recesses on GaAs(111)B Substrates" J.Appl.Phys.83 No.9. (1998)
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[Publications] T.Sekiguchi: "Cathodoluminescence Study on ZnO and GaN" Solid State Phenomena. 63-64. 171-182 (1998)
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[Publications] K.Ikeda: "EBIC and Cathodoluminescence Study on the Bonded Silicon Wafers" Solid State Phenomena. 63-64. 481-488 (1998)
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[Publications] 関口隆史: "カソードルミネッセンス顕微法(I)原理" 電子顕微鏡. 33No.3. 186-190 (1998)
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[Publications] T.Sekiguchi: "Cathodoluminescence Imaging of Dislocations in Silicon-On the Origin of D1 and D2 Lines" Semiconductor News(Pakistan). 7. 121-123 (1998)
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[Publications] P.Tomasini: "Orientation Dependence of Strained ZnSe/ZnS(hll)Sirgle Quantun Well Luminescence" J.Appl.Phys.83. 4272-4278 (1998)
