2019 Fiscal Year Annual Research Report
Optical AND operation in semiconductor quantum structure
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17K06364
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
川津 琢也 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00444076)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子デバイス / 量子構造 / 赤外材料・素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、レーザー照射により、ヘテロ接合電界効果トランジスターに異方的な電子遷移を引き起こし、光起電流を生じさせることを試みた。測定に用いた試料は、変調ドープn-AlGaAs/GaAsヘテロ接合である。試料はホールバーにプロセスし、ドレインとソース間の光起電流を室温で測定した。その結果、波長940nmのレーザーによるゲート一様照射や波長808nmのレーザーによるドレイン端子局所照射では、光電流を引き起こすことは出来ないが、それら２つを同時に照射すると約100nAの光起電流が生ずる、すなわち、光AND演算動作を行うことを示した。
また、InGaAs量子ドットをヘテロ接合素子に埋め込み、光起電流を生じさせることを試みた。InGaAsドットを微傾斜基板上に作製すると、多段原子ステップに沿ってドットが配列し、面内方向の空間的な対称性を低下させる。そのため、微傾斜基板上のInGaAs量子ドットは、光起電効果を引き起こす新たな材料として期待できる。
まず、初めに、微傾斜基板上のInGaAs量子ドットの蛍光特性を調べた。その結果、非常に高い偏光異方性を示すことがわかった。また、6×6Luttinger-Kohnハミルトニアンを用いた計算との比較から、(1)隣接する量子ドット、(2)多段原子ステップ、(3)ピエゾ効果を含む歪 の3つの効果が、高い光学異方性の要因であることを示した。
次に、InGaAs量子ドット埋め込みヘテロ接合素子にレーザーを照射し、光起電流を調べた。光照射には波長808nmと940nmの2種類のレーザーを用い、光起電流は室温で測定した。その結果、波長808nmと940nmのレーザーが同時に照射された時だけ、約460nAの面内光電流が２次元電子チャネルに引き起こされる、すなわち、光AND演算動作を行うことがわかった。
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