2012 Fiscal Year Annual Research Report
高度な量子情報通信機能に向けた半導体中の単一不純物準位の制御と利用に関する研究
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22360133
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
佐久間 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, グループリーダー (60354346)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 量子閉じ込め / 量子ドット / 励起子 / 単一光子 / 等電子準位 / 不純物 |
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| Research Abstract |
(1) GaAs中の窒素（N）不純物の発光エネルギーの均一化
従来、GaAs中のNによる等電子準位には大きなエネルギーバラつきがあった。そこで、発光エネルギーの揃った単一光子を得るためのドーピング手法の開発に取り組んだ。MOCVD法で種々のガスシーケンスを使ってGaAsにNのδドーピングを行い、PLスペクトルとの相関を調べた。その結果、N原料のジメチルヒドラジン(DMHy)を1原子層のGaで終端したGaAs(001)面上に供給するか、DMHyとGa原料であるトリエチルガリウム(TEGa)を一緒に供給するとエネルギーの揃ったNN_Aなどの輝線スペクトルが観測されることを見出した。また、SIMS分析の結果、輝線スペクトルが観測される成長条件ではカーボン（C）不純物が共存していることがわかった。輝線発光のオリジンとしてN-C複合体の可能性が考えられるが、同定には至っていない。一方、個々のNN_A中心の分光を進めてアンチバンチングを観測し、GaAs:Nからのエネルギーの揃った単一光子発生を実証した。さらに、低温での単一NN_A中心の発光寿命測定が6 nsと長いことも明らかにした。
(2) 等電子トラップ不純物の拡張と発光の高温化
単一光子発生の高温化を目的にGaP中の新たな等電子不純物探索を進めた。[Zn-O]複合中心に着目してDEZnとO2を原料にドーピング手法とPLスペクトルを調べたが、[Zn-O]起因の発光を得るに至らなかった。結晶中へのOの取り込みが少ないものと思われる。そのため方針を変更し、量子井戸でNの等電子準位を挟む構造（GaP/GaAsP:N/GaP）について研究を進めた。マクロPL測定で発光スペクトルの温度依存性を調べたところ、N準位に起因する発光が90K付近まで観測され、単一光子発生の高温化に向けて有望な結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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