2000 Fiscal Year Annual Research Report
半導体超格子におけるサブバンド間共鳴による光励起キャリア分布の制御
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11640322
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
中山 正昭 大阪市立大学, 工学部, 教授 (30172480)
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| Keywords | 超格子 / GaAs / AlAs / サブバンド間共鳴 / サブバンド間散乱 / 電場効果 / 光励起キャリア分布 / バンド間遷移発光 / サブバンド間遷移発光 |
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| Research Abstract |
GaAs/AlAs超格子を試料として、サブバンド間共鳴と散乱による光励起キャリア分布の制御機構の解明とサブバンド間遷移発光(中赤外領域)の可能性について研究を行った。GaAs/AlAs超格子の伝導帯では、Γ点に関してはGaAs層が量子井戸層であるが、X点に関してはAlAs層が量子井戸層となる。したがって、GaAs-ΓサブバンドとAlAs-Xサブバンド間のΓ-X共鳴と散乱に着目し、バイアス電圧(電場)印加によってサブバンド間のエネルギーを制御し、バンド間遷移発光とサブバンド間遷移発光の測定と解析を行った。超格子試料は、バイアス電圧を印加するためにp-i-n、もしくは、n-i-n構造を有しており(i層が超格子)、分子線エピタキシー法によって結晶成長した。研究成果の概要を以下に記す。
1.GaAs/AlAs2重量子井戸超格子[AlAs(5.7nm)/GaAs(4.5nm)/AlAs(1.1nm)/GaAs(2.7nm)]を試料として、バイアス電圧印加条件で、GaAs(4.5nm)層Γ2サブバンドからのバンド間発光を検出した。サブバンドエネルギーの解析から、AlAs(5.7nm)層のX1サブバンドからGaAs(4.5nm)Γ2サブバンドへの共鳴と散乱によって、Γ2サブバンドに光励起キャリアが分布するという結論を得た。
2.GaAs(15.3nm)/AlAs(4.5nm)超格子において、バイアス電圧印加条件で、Γ3とΓ4サブバンドからのバンド間発光を検出した。この機構としては、(1)と同様に、X→Γ共鳴と散乱によるものであるという結論を得た。
3.上記(1)と(2)の高次電子サブバンドでのキャリア分布条件において、中赤外領域の電子サブバンド間遷移発光(電流注入発光)を検出した。具体的には、(1)の試料ではGaAs(4.5nm)層のΓ2→Γ1遷移、(2)の試料ではΓ4→Γ3遷移である。
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[Publications] K.Kuroyanagi: "Light-hole Stark-ladder photoluminescence induced by hole injection from a remote heavy-hole state in a GaAs/InAlAs superlattice"Inst.Phys.Conf.Ser.. No.166,Chap.3. 139-142 (2000)
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[Publications] N.Ohtani: "Electric-field effects on photoluminescence properties in a GaAs/AlAs marginal type-I superlattice"Physica E. Vol.7. 586-589 (2000)
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[Publications] M.Ando: "Photoluminescence and carrier transport properties via the intersubband scattering in a GaAs/AlAs superlattice under applied electric field"J.Lumin.. Vol.87-89. 411-414 (2000)
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[Publications] C.Domoto: "Intersubband electroluminescence using X-Γcarrier injection in a GaAs/AlAs superlattice"Appl.Phys.Lett.. Vol.77,No.6. 848-850 (2000)
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[Publications] C.Domoto: "Intersubband electroluminescence using X-Γ carrier injection in a simple GaAs/AlAs superlattice"Proceedings of 19th Electronic Materials Sympoium (Izu-Nagaoka, June, 2000). 57-58 (2000)
