電子線露光法による極微細平面・立体量子構造の作製とその評価に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750231
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山口 雅史 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (20273261)
• Keywords: 分子線エピタキシー法 / 結合量子ディスク / GaAs / カソードルミネッセンス / 表面拡散 / ファセット / 電子線露光法 / 量子井戸

Research Abstract

同一の(001)GaAs基板上に幅の異なるストライプ構造を形成した後に,分子線エピタキシー(MBE)法によりGaAs/AlGaAs量子井戸構造を成長すると,ストライプ幅の違いにより成長した量子井戸幅に違いが現れる.この成長機構を用いることにより結合量子ディスク構造の作製を試みた.電子線露光法とウェットエッチングにより大きさの異なる四角形を細いストライプで繋いだ形状に加工したGaAsパターン基板上に,MBE法を用いてGaAS/AlGaAs量子井戸構造を作製した.作製した結合量子ディスク構造においてカソードルミネッセンス(CL)測定を行った結果,ディスクの大きさの違いによりディスク上に成長した量子井戸からの発光波長が異なることが確認され,小さなディスクにおける量子井戸からの発光波長が大きなディスクにおける発光波長よりも短くなった.このことは,小さいディスク上の結晶が{114}ファセットのみで囲まれる構造を形成したことにより,ファセット上に成長した薄い量子井戸からの発光波長が大きいディスクの(001)面の量子井戸からの発光波長と異なっていることが原因として考えられる.また,大小のディスクそれぞれに対して電子線を照射し,CLスペクトルを測定した結果,大きなディスクだけを電子線励起した場合は,大きなディスクにおける量子井戸からの発光のみが観測された.一方,小さなディスクのみを電子線照射した場合には,小さなディスクにおける量子井戸の発光と,低エネルギー側に大きなディスクにおける量子井戸からの発光と思われる肩が現れた.これは,大きなディスクにおける量子井戸の基底準位が小さなディスクのそれよりもエネルギーが低いために,小さなディスクで励起された電子が,大きなディスクに流れて正孔と再結合したものと考えられ,パターン基板におけるMBE成長により結合量子ディスク構造を作製することが出来た.

Research Products

• [Publications] M.Yamaguchi, Y.Nishimoto, N.Sawaki: "MBE Growth of GaAs/AlGaAs Quantum Well on a Patterned GaAs (001) Substrate"Physica E. (発表予定). (2004)
• [Publications] N.Sawaki, N.Suzumura, H.Takagi, M.Yamaguchi: "Transport and scattering of a wavepacket in a GaAs stadium disc"Semicond.Sci.Technol.. Vol.19 No.4. S64-S66 (2004)
• [Publications] 西本宜央, 山口雅史, 澤木宣彦: "MBE法によるパターン基板上へのGaAs/AlGaAs量子井戸構造の作製と評価"電子情報通信学会技術研究報告. Vol.103 No.47. 19-24 (2003)
• [Publications] 山口雅史, 樋口恭明, 西本宜央, 澤木宣彦: "パターン基板上MBE成長による結合量子ディスクの作製"電子情報通信学会技術研究報告. Vol.103 No.628. 29-33 (2004)