1999 Fiscal Year Annual Research Report
III-V族化合物半導体における希土類原子配置による局在スピンの制御と物件
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11125209
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤原 康文 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10181421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野々垣 陽一 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (40300719)
田渕 雅夫 名古屋大学, 工学部, 講師 (90222124)
竹田 美和 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20111932)
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| Keywords | 希土類元素 / III-V族半導体 / 有機金属気相エピタキシャル法 / 局所構造 / 臨界成長温度 / エルビウム / 共添加 |
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| Research Abstract |
本研究では、『原子レベルでの結晶成長・不純物添加技術』と『ミクロ構造の直接的評価技術(蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法)』の有機的結合を基盤として、III-V族化合物半導体中に「局在スピン」を有する希土類元素を原子のレベルで精密配置することにより、遍歴キャリアと「局在スピン」間のスピン交換相互作用を人為的に設計・制御し、新しい物性・機能を効果的に発現させることを目的とする。
本年度は、希土類元素としてErを取り上げ、その原子周辺局所構造を特定化することを目的に、有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)法により各種III-V族半導体への「Er,O共添加」に取り組んだ。
GaAsにおいては成長雰囲気に微量の酸素を添加することによりEr原子周辺の局所構造が単一化され、「Er-20配位(その局所構造はGaサイトを置換したErの最近接格子点に2つの酸素原子を有する)」が選択的に形成されることを明らかにした。その結果として、Er発光強度が2桁程度増大した。一方、試料作製時の成長温度依存性より、Er-20配位の単一化には「臨界成長温度」が存在し、それより高温側では単一化が抑制されることを見出した。一方、InPやGaPにおいてはEr原子周辺に酸素の関与した局所構造の形成を示唆する新しいEr発光線が観測された。特に、発光スペクトルの比較より、GaAsで見られた「Er-20配位」がGaPにおいても部分的に形成されることを見出した。さらに、その発光強度の温度消光特性がGaAsに比べて、3桁程度小さいことを明らかにした。
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Research Products
(7 results)
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[Publications] Y. FUJIWARA: "Thermal quenching of Er-related luminescence in GaInP doped with Er by organometallic vapor phase epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. 38(2B). 1008-1011 (1999)
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[Publications] Y. FUJIWARA: "Relaxation of optically excited 4f electrons of Er ions doped in GaInP"Physica B. 272. 428-430 (1999)
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[Publications] Y. FUJIWARA: "Luminescence properties of Er, O-codoped III-V semiconductors by organometallic vapor phase epitaxy"Physica B. 273-274. 770-773 (1999)
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[Publications] Y. FUJIWARA: "Er-related luminescence from self-assmbled InAs quantum dots doped with Er by organometallic vapor phase epitaxy"Journal of Luminescence. (印刷中). (2000)
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[Publications] L. BOLOTOV: "Nanoscale ErP islands on the InP(100) substrate grown by organometallic vapor phase epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. 38(2B). 1060-1063 (1999)
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[Publications] L. BOLOTOV: "Semimetal to semiconductor transition in ErP islands grown on InP(001) due to quantum size effects"Physical Review B. 59(19). 12236-12239 (1999)
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[Publications] Y. FUJIWARA: "InP and Related Compounds (edited by M. O. Manasreh) Vol.18 (分担執筆)"Gordon and Breach Science Publishers, Amsterdam. 251-311 (1999)
