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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Visualization and control of ordered structures of bismide III-V compound semiconductors toward revealing the mechanism of their functions

Publicly Offered Research

Project AreaProgressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures
Project/Area Number 21H05566
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

富永 依里子  広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (40634936)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
KeywordsBi系III-V族半導体半金属混晶 / 分子線エピタキシー法 / 秩序構造 / 低温成長 / 蛍光X線ホログラフィー
Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、Bi系III-V族半導体半金属混晶の特性を生かしたデバイス応用先として、光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ波発生検出用光伝導アンテナや動作特性が温度変化に対して変動しない新規光通信用半導体レーザを挙げている。研究二年度目の当該年度は、前者のPCA用半導体材料と位置付けている低温成長GaAsBiの蛍光X線ホログラフィー(XFH)測定に重点的に取り組んだ。低温成長GaAsBiは昨年度、GaAs基板上に250oCで厚み200 nmを分子線エピタキシャル(MBE)成長したものである。Bi組成は1.7%で、ラザフォード後方散乱法の結果を基に算出した。

XFH測定は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL47XUにて行った。測定で得られたホログラムパターンを基に原子像を表示し、その解析を行ったところ、Bi原子は同じV族元素であるAs原子の結晶格子位置に置換していることが示された。250℃という低温成長であるにもかかわらず、AsとBiの格子位置に関しては、350℃-400℃でMBE成長される高品質なGaAsBiと大きな差がないことが原子分解能レベルで明らかになった。

また、今後のXFH測定の温度依存性測定に向けて、Photon Factory(PF)のビームラインBL6Cでも低温成長GaAsBiの測定を行った。この場合の試料は、SPring-8とPFの放射光強度差を考慮し、膜厚を2 μm、Bi組成は3.1%としてMBE成長したものである。しかし、このBi組成では、PFにおいては明瞭なBi原子のホログラムパターンを得ることはできなかった。今後のPFでのXFH測定においては、Bi組成を増加させたGaAsBiを準備する必要があることが予備検討の結果として判明した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Structural evaluation of GaAs1-xBix obtained by solid-phase epitaxial growth of amorphous GaAs1-xBix thin films deposited on (0 0 1) GaAs substrates2023

    • Author(s)
      Ueda Osamu、Ikenaga Noriaki、Horita Yukihiro、Takagaki Yuto、Nishiyama Fumitaka、Yukimune Mitsuki、Ishikawa Fumitaro、Tominaga Yoriko
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 601 Pages: 126945~126945

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2022.126945

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] (001)GaAs基板上のGaAs1-xBix薄膜の構造評価(1) 熱処理した低温成長GaAs1-xBix薄膜中の欠陥のTEM評価2023

    • Author(s)
      上田修、池永訓昭、堀田行紘、高垣佑斗、西山文隆、行宗詳規、石川史太郎、富永依里子
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] (001)GaAs基板上のGaAs1-xBix薄膜の構造評価(2) 固相成長したGaAs1-xBix薄膜中の欠陥のTEM評価2023

    • Author(s)
      上田修、池永訓昭、堀田行紘、高垣佑斗、西山文隆、行宗詳規、石川史太郎、富永依里子
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 様々な結晶成長 -Bi系III-V族半導体半金属混晶の分子線エピタキシャル成長から細菌を用いたGaAs系III-V族化合物半導体混晶まで-2023

    • Author(s)
      富永依里子
    • Organizer
      2022年度 新結晶成長学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 化合物半導体結晶はいかに紡ぎ出されるのか-超高真空中と細菌からと-そしてその応用展開2023

    • Author(s)
      富永依里子
    • Organizer
      日本学術会議結晶学分科会、同IUCr分科会主催 公開WEBシンポジウム『基礎科学が導くSDGs達成への道 ~結晶&生命&技術革新~』
    • Invited
  • [Presentation] 低温成長GaAs1-xBixのホッピング伝導機構の解析2022

    • Author(s)
      原田南斗、梅西達哉、香西優作、富永依里子、行宗詳規、石川史太郎、梶川靖友
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 低温成長GaAs1-xBixの光信号応答時間のBi組成依存性2022

    • Author(s)
      齋藤聖哉, 梅西達哉, 原田南斗, 香西優作, 富永依里子, 行宗詳規, 石川史太郎, 小島磨
    • Organizer
      第41回電子材料シンポジウム(EMS-41)
  • [Presentation] Internal Photoemission Characterization for Low-Temperature-Grown GaAsBi Layers2022

    • Author(s)
      Hiroki Imabayashi, Minato Umeda, Kenji Shiojima, Tatsuya Umenishi, Yoriko Tominaga, Mitsuki Yukimune, Fumitaro Ishikawa, and Osamu Ueda
    • Organizer
      Advanced Metallization Conference 2022, 31st Asian Session (ADMETA plus)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] V/III atomic ratio during molecular beam epitaxial growth of dilute bismide III-V compound semiconductors at low temperatures2022

    • Author(s)
      Yoriko Tominaga
    • Organizer
      The 5th International Union of Materials Research Societies International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 広島大学 研究者総覧:富永依里子

    • URL

      https://seeds.office.hiroshima-u.ac.jp/profile/ja.9797704fc927298d520e17560c007669.html

  • [Remarks] Yoriko Tominaga personal website

    • URL

      https://sites.google.com/view/yorikotominaga-crystalg/home

URL: 

Published: 2023-12-25  

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