2015 Fiscal Year Research-status Report
狭ギャップ半導体における低次元鏡像電荷効果に基づく中赤外領域励起子制御
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15K13348
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 寿一 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 教授 (80362028)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 狭ギャップ半導体 / InAs / 異種材料融合技術 / 低次元電子 / クーロン相互作用 / 低周波ノイズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下の手法に基づいて、低誘電率材料ホスト基板上に狭ギャップ半導体であるInAsの高品質薄膜を形成する異種材料融合技術を実現した。InAs薄膜をエピタキシャルリフトオフするための積層構造を分子線エピタキシー格子不整結晶成長によって作製し、さらに、エピタキシャルリフトオフされたInAs薄膜をファンデアワールス力によって低誘電率材料ホスト基板上に貼付形成する。このとき、InAs薄膜中に二次元的に閉じ込められた電子は高い移動度を示すものの、膜厚の減少とともに著しい移動度低下が観測される。この移動度の膜厚依存性を解析することで、電子の支配的な散乱機構がクーロン散乱と膜厚揺らぎ散乱であることが示された。また、InAs薄膜の電子輸送における電流低周波ノイズを調べた結果、かなり大きい1/fノイズが発生していることがわかった。この1/fノイズの膜厚依存性の解析から、支配的な電子の散乱要因がどのようにノイズを発生させているか、Hoogeパラメータにどのような影響を与えているかを明らかにした。この解析を通じ、電子のクーロン散乱における特徴的な相互作用長が20 nm程度であることが示された。こうしたクーロン相互作用は、鏡像効果によって制御できる可能性がある。すなわち、InAs薄膜外部の誘電率を変化させることで、クーロン相互作用を変調できる可能性がある。そこで、InAs薄膜とホスト基板の間に誘電率を系統的に変化させた絶縁層を作製する技術の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
低誘電率材料ホスト基板上の狭ギャップ半導体InAs薄膜中の二次元電子系におけるクーロン相互作用についての知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
InAs薄膜とホスト基板の間に誘電率を系統的に変化させた絶縁層を挿入した試料を用いて、クーロン相互作用に対する絶縁層誘電率の影響を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
実験に既存の物品を利用することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
クーロン相互作用変調のための実験に必要な新たな物品と、試料作製・測定の実験に関する謝金に使用する。
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