2019 Fiscal Year Research-status Report
高品質GaAsN系超格子の成長と励起子に関する研究
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19K05295
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
牧本 俊樹 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50374070)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | GaAsN / MBE / バンドギャップエネルギー / PL / 局在準位 / Nクラスター / 電気伝導特性 / S-shape特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RF-MBE法で成長したN組成の低いアンドープGaAsNを評価することにより、以下の2点を明らかにした。
(1)成長したアンドープGaAsNは高抵抗であるので、不純物濃度は無視できる。このようなGaAsNに対して、室温での光の透過・吸収測定からバンドギャップエネルギー（Eg）を求めたところ、報告されているEgの値[1, 2]よりも小さな値が得られた。さらに、誘電体モデルの計算結果[2]と同様に、GaAsNのEgは、N組成に対して飽和傾向を示さなかった。
(2)GaAsN では、フォトルミネッセンス(PL)ピークエネルギーが測定温度とともに高エネルギー側へ変化するS-Shape 特性が報告されている[1, 3]が、この S-Shape 特性を示す原因は、必ずしも明らかになっていない。そこで、アンドープGaAsNに対してPL測定を行った。高温で観測されるバンド間遷移のPLピークエネルギーは、測定温度に対して緩やかに変化した。これに対して、局在準位が関連する低温でのPLピークエネルギーは、測定温度に対して急激に変化した。さらに、PL励起光強度が増加すると、S-shape特性が観察されなくなる実験事実[3]は、S-Shape特性を発生させる局在準位の状態密度が小さいことを示唆している。これらのことから、S-Shape特性は、GaAsN 中の N 組成の揺らぎに起因するのではなく、伝導帯付近に形成されるN クラスター準位に起因するものと考えられる。
[1] H. Yaguchi et al., phys. stat. sol. (b) 228 (2001) 275. [2] K. Uesugi et al., Jpn. J. Appl. Phys. 36 (1997) 1574. [3] C. Chen, et al., J. Alloys Compd. 699 (2017) 297.
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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
RF-MBE法を用いて、500℃以上の比較的高温で成長したアンドープGaAsNは高抵抗を示すため、本研究で成長したGaAsNでは、不純物の混入が少ないことを明らかにした。そして、このGaAsNにおけるEgのN組成依存性が、誘電モデルでの計算結果と同様な傾向を示すことから、比較的高品質のGaAsNが成長できているものと考えられる。
また、本研究と他の研究機関から報告されている実験事実を組み合わせることによって、S-Shape 特性が発生する原因を考察した。このS-Shape特性が発生する原因に関しては、今後も研究を進めることにする。
上記に関連した研究成果を2件の国内会議で発表した。
以上のように、本研究は、おおむね順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、光の透過・吸収測定やPL測定以外の光学測定法を用いて、本研究のRF-MBE法で成長したアンドープGaAsNの評価を行う予定である。
また、デバイス作製に必要不可欠な不純物ドープGaAsNをRF-MBE法で成長して、その光学特性に関しても評価を行う予定である。そして、これらの評価を通じて、GaAsNの特性を明らかにする。
さらに、RF-MBE法を用いてGaAsN/GaAs超格子を成長して、その光学特性に関して評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
一部の消耗品を次年度に購入することとした。
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