微細半導体デバイスにおける量子状態の形成条件に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10875075
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森藤 正人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00230144)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 百瀬 英毅 大阪大学, 低温センター, 助手 (80260636) ; 森 伸也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70239614)
• Keywords: ワニエ・シュタルク状態 / 半導体超格子 / 電子波干渉

Research Abstract

半導体超格子に電界を加えると、ワニエ・シュタルク状態と呼ばれる量子化されたエネルギー準位が生じるとが知られている.この状態は、ブロッホ振動と呼ばれる電界中の電子の運動と密接に結び付いている.
従来より、結晶中の電子がある程度以上の頻度で散乱を受けるとワニエ・シュタルク状態は形成されないこと知られていた.しかし、どのような条件の元でワニエ・シュタルク状態が生じるのかという点について、はっきりした条件は知られていなかった.
本研究では、まずワニエ・シュタルク状態をブロッホ状態の重ねあわせで表わす表式を導き、ブロッホ振動とワニエ・シュタルク状態の関係を明らかにした.これにより、ワニエ・シュタルク状態への散乱の効果を取り入れることが可能になった.さらに、数値計算により不純物を含む結晶中のワニエ・シュタルク状態を計算し、ワニエ・シュタルク状態の散乱による非局在化の度合いをを定量的に求めた.
さらに、散乱により誘発されるワニエ・シュタルク状態の電界方向への運動を記述する式を導き、超行使中の電子のドリフト速度を定量的に求めることを可能にした.

Research Products

• [Publications] M.Morifuji他: "Incoherent Bloch Oscillation and Delocalization of Stark-ladders" Solid State Electronics. 42. 1505-1508 (1998)
• [Publications] M.Morifuji,C.Hamaguchi: "Stark-ladders in an Imperfect Crystal" Physical Review B. 58. 12842-12847 (1998)
• [Publications] M.Morifuji他: "Complemental Theory for Vertical Transport" Sixth Int.Workshop on Computational Electronics. 13-16 (1998)
• [Publications] M.Morifuji他: "Complemental Theory for VerticalTransport" Physics and Computer Modeling. 62-66 (1998)