2013 Fiscal Year Annual Research Report
第II種量子ドット入り三角障壁構造による電子伝導の制御と光検出器応用
| Project/Area Number |
23360164
|
|---|
| Research Institution | Toyota Technological Institute |
|---|
Principal Investigator |
榊 裕之 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90013226)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大森 雅登 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 嘱託研究員 (70454444)
VITUSHINSK Pavel 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究補助者 (30545330)
秋山 芳広 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究補助者 (60469773)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | 光検出 / 三角障壁 / 量子ドット / 分子線エピタキシー / 単一光子検出 |
|---|
| Research Abstract |
N型GaAs電極層上に高純度GaAs薄膜を成長し、その上に負に帯電したアクセプタ不純物をシート状に堆積し、続いて高純度GaAs層を成長した後にN型GaAsからなる上部電極層を設けると、上下の電極の間に電子伝導を阻害する尾根型の三角障壁ができる。この三角障壁素子のアクセプタ層の近くに、GaSbまたはInAsの量子ドットを埋め込んだ素子を試作し、その伝導特性の温度依存性と光照射効果を調べた。
その結果、光照射の前の伝導特性は、高温では三角障壁を熱的に超える電子電流で支配されること、低温では印加電圧の作用で低下した障壁の上部を電子がトンネル効果で流れる過程で決まることが明らかとなった。低温下でこの素子に光を照射すると、入射光の作用で生じた正孔が三角障壁の尾根部分に集まり、量子ドットに蓄積される。このため、光照射を停止した後にも、正電荷が蓄積し、三角障壁が低下し、より低いバイアス電圧で同じ大きさの電流が流れるようになる。この光照射効果を、InAsおよびGaSbの量子ドットを埋め込んだ素子で実証し、積分型の高感度の光検出素子として機能することを示した。
なお、電子と正孔を蓄積する機能を持つInAsドットでは、電子流を増やすとドットの一部に電子が流れ込み、蓄積した正孔が消去されることが判明した。他方、電子を排斥する機能をもつ第2種のGaSbドットでは、電子の流入が生じにくく、各ドットに多数の正孔が蓄積されることを見出した。GaSb系のドットの場合は、強い電界を加えれば、正孔をトンネル効果で抜き出せることなどが判明した。
さらに、GaAsの代わりにInGaAs系の材料を用いた素子の初期的な試作も行い、光通信に用いる波長域で、この種の素子が動作することも見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(18 results)
