2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Light-Emittind Devices on Si Substrates based on Semiconductor Nanowires
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17H03223
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
本久 順一 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60212263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 真二郎 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50374616)
冨岡 克広 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (60519411)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有機金属気相成長 / 選択成長 / ナノワイヤ / 量子ドット / 単一光子光源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) InPナノワイヤによるpin接合中にInAsP層を埋め込むことによって作製したヘテロ構造ナノワイヤLEDの発光特性の詳細な評価を行った。発光スペクトルをエネルギー分離した結果、InAsP活性層からの発光は、注入電流量に対して飽和傾向を示すことが明らかとなった。これはInAsP層に注入されたキャリアのオーバーフローのためであるとともに、InPからの発光も同時に観測されていることから、キャリアのInAsP活性層への注入効率が十分でないことに起因すると結論づけた。また、InAsP層からの発光波長はナノワイヤアレイの間隔とともに長波長側にシフトすることが観測され、通信波長帯で動作するInAsP/InPヘテロ構造ナノワイヤを用いた単一光子光源実現に向け、ナノワイヤ量子ドットの密度(ナノワイヤ間隔)を考慮したInAsP組成の制御が重要となることを示した。
(2) 昨年度開発したアニールによるInPナノワイヤのサイズ制御法の最適化を行うとともに、InAsPヘテロ構造およびInAsP量子ドットを成長したInPナノワイヤに対し、アニールの有無によるナノワイヤ形状および発光スペクトルの比較を行った。適切な条件でInPナノワイヤをアニールすることにより、InAsPヘテロ構造を成長したナノワイヤが微細化可能となることを明らかにするとともに、断面寸法のサイズゆらぎが低減されていることを確認した。また、アニールによる微細化の有無による、InAsP量子ドットからの発光スペクトルの線幅を比較したところ、アニール有の試料において発光半値幅の減少が確認された。これは微細化により横方向閉じ込めが強くなり、シュタルク効果によるスペクトル拡散が抑制されたためであると考えられる。そして、量子ドットの発光波長として、最長1.55ミクロンからの発光が観測され、昨年度よりもさらに長波長での通信波長帯の発光を得ることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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