| 研究概要 |
ZnSeなどII-VI族半導体は,青色半導体レーザへの応用だけでなく,GaAsなどIII-V族半導体に比べ,エキシトン束縛エネルギーが大きいことも大きな特徴のひとつである.当該研究では,ZnSe/MgS_<1-x>Se_xの新しい超格子を独自に提案し,この新しいII-VI族半導体超格子の製作,超格子の構造評価をすすめ,理想的な二次元量子閉じこめに近づけたときのエキシトンに関連する光学遷移について以下のように研究を進めてきた.
MOCVD法を用いて閃亜鉛鉱構造のZnSe/MgS超格子の作製ができること,ならびにその構造がかなり安定していることを示した。また特にGaAs基板表面でのZnSe初期成長が,超格子の結晶性ならびにヘテロ界面の平坦性に大きく関与していることが次第に明らかとなり,GaAs表面の有機Asによるクリーニング,その後の2次元成長の条件を明確にした。その結果,一分子層程度の非常に平坦な表面を持つZnSe薄膜の初期成長が可能となった。
この結果に基づいてZnSe/MgS超格子内のヘテロ界面急峻性の改善に取り組んだ。最初にヘレロ界面の組成制御を評価する方式として,X線回折における超格子0次ピーク位置から界面変成層を評価した。この測定から特に界面にMaSe変成層が1分子層程度形成された場合,格子不整合が大きいことから超格子を劣化させ易いことがわかった。そこでこの現象を抑えるためにヘテロ界面での成長中断を試みた。これまでの検討では,成長中断中にZnを供給した場合が最も発光ピークの半値幅が狭くなり,界面の急峻性が改善していると考えられた。実際この場合には,井戸幅の一分子層の違いによる発光ピークが明瞭に分離して観測されている。この超格子におけるエキシトン吸収が室温まで明瞭に観測されること,また発光自体も室温までエキシトンによることを明らかにしている。
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