2017 Fiscal Year Research-status Report
窒素デルタドープによるGaAs基板上InAs量子ドット発光の1.5μm帯長波長化
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17K06352
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
海津 利行 神戸大学, 研究基盤センター, 助教 (00425571)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒素ドープシーケンス / キャップ成長温度 / 発光強度 / 長波長発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
先行研究において、InAs量子ドット形成前のGaAs表面への窒素デルタドープ(1stドープ)による量子ドットの室温発光強度の低下が報告され、その原因として、窒素濃度の局所的な揺らぎによる無輻射再結合中心の生成ならびに量子ドットのサイズ減少が挙げられている。これらを改善するため、1stドーププロセスおよび量子ドット成長条件の最適化を進め、窒素デルタドープ上量子ドットの長波長かつ高強度発光の実現を目指した。1stドーププロセスについては、基板温度や窒素プラズマソース出力、シーケンスを連続供給から断続供給へ変化させて量子ドット発光特性を評価した。その結果、基板温度、プラズマソース出力の上昇、断続供給の導入によって発光強度が増大する一方、発光波長は短波長シフトすることを示し、両者のトレードオフから連続供給シーケンスで基板温度、プラズマソース出力の最適条件を明らかにした。量子ドット成長条件については、InAs成長量を増加して形成した量子ドットの発光特性を評価したが、個々の量子ドットのサイズ増大よりも、近接した量子ドットの合体(コアレッセンス)による結晶欠陥を含む巨大ドットの形成が促進されるため、発光強度は著しく低下することが分かった。また、窒素ドープ上量子ドットの発光波長のさらなる長波長化を目指し、最適化した1stドーププロセスで作製した窒素ドープ上量子ドットのGaAsキャップ層埋め込み成長における基板温度低下の効果について検討した。その結果、窒素ドープ上量子ドットにおいてもGaAsキャップ層の成長温度低下によって発光波長が長波長シフトすることを明らかにし、高いIn組成を持つ窒素ドープ上量子ドットのas-grownにおけるサイズを増大し、それらを低温キャップ層で埋め込むことによってさらなる長波長発光の可能性を示した。
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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
29年度の実施計画は1stドーププロセスおよび量子ドット成長条件の最適化であり、1stドーププロセスは、基板温度、窒素プラズマソース出力、断続供給による発光特性の変化を明らかにし、計画の通り最適化を達成した。量子ドット成長条件は、InAs供給量による発光特性の変化について検討したが、今後さらに基板温度、InAs供給速度、断続供給シーケンスによる発光特性の変化についても検討を加えて、量子ドット成長の最適条件を明らかにする必要がある。その一方、30年度の実施を計画していたGaAsキャップ層埋め込み成長温度による発光特性の変化についての検討を前倒して進めていることから、概ね順調に研究は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度実施した量子ドット成長条件の最適化について、さらに基板温度、InAs供給速度、断続供給シーケンスによる発光特性の変化を明らかにし、窒素ドープ上量子ドットのas-grownサイズ増大を目指す。29年度の成果をもとに、それら最適化した条件で成長した量子ドットの低温キャップ埋め込み成長による発光波長のさらなる長波長化について検討する。また、量子ドット表面へ窒素デルタドープ(2ndドープ)を組み合わせた発光波長のさらなる長波長化についても検討を進めるとともに、GaAsキャップ層で埋め込んだ量子ドットモホロジーの断面観察および量子ドット埋め込み過程のモンテカルロシミュレーションによって波長シフトのメカニズムの解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
(理由)試料評価で使用する光学部品の購入金額が当初の見積より低く抑えられたため。
(使用計画)試料作製で使用する真空装置の消耗部品の金額が上昇していることから、翌年度分請求分と合わせてその購入に使用する。
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