2002 Fiscal Year Annual Research Report
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13304022
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
潮田 資勝 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (90176652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鶴岡 徹 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (20271992)
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| Keywords | 走査型トンネル顕微鏡発光分光 / 近接場光学分光 / 走査型トンネル分光 / 量子井戸 / 量子ドット / 希薄磁性半導体 / 光学遷移エネルギー / 局所電子状態 |
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| Research Abstract |
本研究は走査型トンネル顕微鏡(STM)および近接場光学顕微鏡(SNOM)といった走査型プローブ顕微鏡と分光計測技術を組み合わせて、個々の半導体ナノ構造の電子・光物性を解明することを目的としている。本年度得られた成果は以下の通りである。
1)前年度SNOMを用いたPL分光測定により得られたGaAs/InGaAs歪多重量子井戸構造の2つの臨界膜厚について検討を行った。力学的平衡モデルによる理論計算の結果、In組成比に比例した格子摩擦力を考慮することによって実験結果を非常によく説明できることを見いだした。
2)3.2%のMn濃度を有するGaMnAsの劈開(110)面をSTMで観察し、STM像中の任意の場所でSTS測定を行うことにより局所的な電子構造を調べた。GaMnAs上ではナノメートルオーダーのコントラストの中に明るいスポットがランダムに点在するSTM像が得られた。STS測定から見積もったGaMnAsのバンドギャップエネルギーは1.23±0.05eVとなり、GaAsよりも小さいことがわかった。STSの結果はGaMnAsがp型に縮退していることを示唆しており、価電子帯の正孔状態に起因したコンダクタンスも観測された。一方、明るいスポット上ではバンドギャップ内にピーク構造が観測された。これはAsアンチサイト欠陥のイオン化準位に対応すると考えられる。
3)AlGaAs中に埋め込んだ単一自己形成InAs量子ドットの発光イメージングに成功した。STMで観察した領域を15×15〜30×30画素に分割し、各画素の中心点でSTM発光スペクトルを測定することにより光強度像が得られた。スペクトル分解した光強度像には明るいスポットが現れ、それぞれのスポット上ではピークエネルギーの異なる単一の発光ピークが観測された。ピラミッド型量ドット構造に対して計算した基底準位間遷移エネルギーは観測された発行ピークエネルギーとよく一致した。この結果から、光強度像中に見られた明るいスポットは個々のInAs量子ドットからの基底準位間発光に対応すると結論した。
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[Publications] T.Tsuruoka et al.: "Diffusion process of electrons injected from STM tip into AlGaAs/GaAs quantum wells"Applied Surface Science. 190巻. 275-278 (2002)
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[Publications] T.Tsuruoka et al.: "Electron transport in the barriers of AlGaAs/GaAs quantum well structures observed by scanning-tunneling-microscope light-emission spectroscopy"Applied Physics Letters. 80巻20号. 3748-3750 (2002)
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[Publications] Y.Ohizumi et al.: "Determination of the critical layer thickness of GaAs/InGaAs strained quantum well structures by scanning near-field optical microscopy"Institute of Physics Conference Series. 170巻. 449-454 (2002)
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[Publications] Y.Ohizumi et al.: "Formation of misfit dislocations in GaAs/InGaAs multiquantum wells observed by photoluminescence microscopy"Journal of Applied Physics. 92巻5号. 2385-2390 (2002)
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[Publications] T.Tsuruoka et al.: "Local electronic structures of GaMnAs observed by cross-sectional scanning tunneling microscopy"Applied Physics Letters. 82巻15号. 2800-2802 (2002)
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[Publications] T.Tsuruoka et al.: "Injection energy dependence of electron thermalization length in AlGaAs/GaAs quantum well structures"Institute of Physics Conference Series. (印刷中). (2003)
