2016 Fiscal Year Research-status Report
超高速キャリア緩和を有するInAs量子ドットのテラヘルツ波検出素子への応用
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16K06266
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
熊谷 直人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 窒化物半導体先進デバイスオープンイノベーションラボラトリ, 主任研究員 (40732152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北田 貴弘 徳島大学, 大学院理工学研究部(連携), 特任教授 (90283738)
盧 翔孟 徳島大学, 大学院理工学研究部(連携), 特任助教 (80708800)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 光電流 / 光伝導アンテナ / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現研究機関への異動により、「計画通り進まない時の対応」として想定していたInAs量子ドット積層構造の面内光伝導の評価とメカニズム解明にむけた研究を行うことなった。面内の光伝導評価には光電流一定法(Constant Photocurrent Measurement：CPM)を用いることにした。過去の面内光伝導の評価時には励起光源にレーザを用いてきたが、CPMではハロゲンランプを用いて、吸収係数スペクトルを得られることが出来、レーザー励起と比べ光電流は小さくなるが、スペクトルが得られることは光電流評価には大きな利点と考えられる。
当該CPMは波長550~2000nmで測定が可能であり、本研究で対象となるGaAs基板上のInAs/InGaAs量子ドット積層試料において、InAs量子ドット、InAs濡れ層、InGaAs層の吸収域が含まれる。光源がハロゲンランプになることから、励起強度はレーザ励起よりも小さくなり、光電流の減少が見込まれたが、励起パワー、照射面積、印加バイアスから見積もったところ、過去のレーザ励起時の光電流より約3桁落ちになるものの、系としては測定が可能であると見積もられたことから、実際に電極用マスクの作製及び、試行的なCPM測定を行った。
試行的に行ったCPM測定からは吸収係数スペクトルを得ることが出来た。このスペクトル構造にはInAs量子ドット層の吸収と思われる構造が1600nm付近に、InGaAs層の吸収が1200nm付近に見られた。InAs量子ドット積層構造の吸収係数スペクトルは殆ど報告例がなく、これまでに作製した様々な量子ドット積層試料に対する測定と解析を行うことで、面内光伝導の評価とメカニズム解明が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究の初年度であったが、異動により研究環境が大きく変化したため、当初の計画通りに進めることが非常に難しくなった。現所属先においては、本研究に必要な試料の作製や、これまで行ってきた評価が難しく、「計画通り進まない時の対応」であるInAs量子ドット積層構造の面内光伝導の評価及びメカニズム解明に向けて研究を遂行できるように環境の整備を行うことにした。
現環境でどのような装置、評価法があるのか検討し、その中で既存の設備であるCPM(光電流一定法(Constant Photocurrent Measurement：CPM)により、吸収係数スペクトルの測定を行うべく、光学系再構築、光電流の見積もりとそれに合わせて電極のデザインを行うなどの準備に時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
既存のInAs量子ドット積層試料を中心にCPM測定による吸収係数スペクトルの評価を行う。
ただし、試行的に測定した吸収係数スペクトルには1300nm付近に大気中の水による吸収と見られる影響があり、窒素パージやバックグラウンドスペクトルなどによる処理を検討する。また、1600nm付近の量子ドット層由来の吸収については、励起波長を固定し、光電流の励起強度依存性の評価を行う。量子ドット層、濡れ層の吸収による光電流をより詳細に評価するために、分担研究者の所属する徳島大学にて低温でレーザ励起による光電流の励起強度依存性も評価する。また、研究分担者にテラヘルツ分光を専門とする徳島大学南准教授を加えたことで、当初予定していたInAs量子ドット積層試料を用いた光伝導アンテナを作製し、テラヘルツ検出特性の評価を試みる予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究の初年度であったが、異動により研究環境が大きく変化したため、当初の計画通りに進めることが非常に難しくなった。異動先においては、本研究に必要な試料の作製や、これまで行ってきた評価が難しく、「計画通り進まない時の対応」であるInAs量子ドット積層構造の面内光伝導の評価及びメカニズム解明に向けて研究を遂行できるように環境の整備を行うことにした。現環境でのどのような装置、評価法があるのか手探りで検討行ったこともあり、ピンセット等の一般的な消耗品以外には新たにすぐ購入するものなどを決めることが難しく次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現環境において、主にCPM装置を用いた光電流測定を進める上で必要な電極作製用のホルダー作製や、低温測定用の試料冶具、IV測定用のプローバーやケーブル類、分担者によるInAs量子ドット積層試料のMBEによる作製用の原料、そのMBE用の液体窒素、光伝導アンテナ用のパターンマスク作製、光学部品、旅費としては学会以外に実験や打ち合わせのための費用が必要である。
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