2010 Fiscal Year Annual Research Report
有機金属気相選択成長法による半導体ナノワイヤエレクトロニクスの創成
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18002003
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
福井 孝志 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30240641)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
雨宮 好仁 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80250489)
本久 順一 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60212263)
葛西 誠也 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (30312383)
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)
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| Keywords | ナノワイヤ / 化合物半導体 / 結晶成長 / 1次元物性 / 磁性体 |
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| Research Abstract |
有機金属気相選択成長法を用いた半導体ナノワイヤヘテロ接合成長、結晶構造解析、ナノワイヤの電気・光学特性・磁性に関する様々な物性評価、素子基本構造作製と特性解析を行った。
1.結晶成長・結晶工学:(1)インジウムリン(InP)ナノワイヤの透過電子顕微鏡分析により、閃亜鉛鉱型、ウルツ鉱型結晶構造の発現条件と結晶構造相転移の包括的な解釈を行った。(2)ワイヤ直径60-70nmでガリウムヒ素/ガリウムヒ素リン(GaAs/GaAsP)縦・横ヘテロ接合ナノワイヤの成長条件を確立した。(3)選択成長用絶縁膜開口部サイズの微細化により最小直径約35nmのGaAsナノワイヤ成長を達成した。
2.光物性・光デバイス:(1)p-n接合を有するInPナノワイヤ発光ダイオード(LED)を作製し電流注入による発光を確認した。本素子構造は単一光子素子用光源にも応用可能であることを確認した。(2)GaAsPナノワイヤ内にGaAs量子井戸を埋め込んだ縦方向ヘテロ接合ナノワイヤのフォトルミネッセンスを確認できた。
3.電子物性・電子デバイス:(1)インジウムヒ素(InAs)をチャネルとするInP/InAsコアシェル構造ヘテロ接合ナノワイヤに3端子電極を形成しFET動作を確認した。更に、シミュレーションとの比較評価を行った。(2)単電子素子向けナノワイヤとしてGaAsPに埋め込まれたGaAs量子井戸が単電子閉じ込め構造に応用可能である見通しを得た。
4.新材料系ナノワイヤ:(1)強磁性体/非磁性体(マンガンヒ素/アルミニウムガリウムヒ素:MnAs/AlGaAs)ナノクラスタが100～300nm程度の二酸化シリコン開口部へ選択成長できることを確認した。(2)(MnAs/AlGaAs)ナノクラスタを10nm程度のギャップで近接させる構造で1次元的なトンネル接合作製を行った。
5.新たな研究展開項目:(1)シリコン上へp-n接合を含むGaAs/AlGaAsコアシェル構造を成長し、LED作製技術を確立した。(2)p-n接合を含むGaAs/AlGaAsおよびインジウムリン/インジウムアルミリン(InP/InAlP)コアシェル型ヘテロ接合ナノワイヤを用いて太陽電池素子作製工程を確立した。
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[Presentation] GaAs and related III-V nanowires formed by using selective-area metal-organic vapor-phase epitaxy and their applications to optoelectronics2011
Author(s)
K.Hiruma, S.Fujisawa, K.Ikejiri, K.Tomioka, S.Hara, J.Motohisa, T.Fukui
Organizer
473rd Wilhelm and Else Heraeus Seminar on III-V Nanowires : Growth, Properties, and Applications
Place of Presentation
Physikzentrum, Bad Honnef, Germany(招待講演)
Year and Date
20110221-20110223
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[Presentation] Growth and characterization of core-multishell GaAs nanowire array solar cell2010
Author(s)
S.Soundeswaran, K.Tomioka, T.Sato, M.Yoshimura, T.Sato, J.Motohisa, K.Hiruma, T.Fukui
Organizer
International Conference on Nanomaterials
Place of Presentation
Mahatma Gandhi University, Kottayam, Kerala, India
Year and Date
20100427-20100429
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