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半導体ナノワイヤを用いた単一光子光源の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17656019
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 応用光学・量子光工学
研究機関北海道大学

研究代表者

本久 順一  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)

研究分担者 原 真二郎  北海道大学, 大学院情報科学研究科, 助手 (50374616)
福井 孝志  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (30240641)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2005年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード半導体ナノワイヤ / 単一光子光源 / 有機金属気相成長 / 選択成長 / ヘテロ構造 / 顕微フォトルミネセンス
研究概要

平成18年度は前年度の成果を基盤として、有機金属気相選択成長法により作製されたナノワイヤの光学特性評価を目的として、以下のような研究を行った。
まず、InGaAs/GaAsナノワイヤに対し、顕微フォトルミネセンス(PL)法によりその発光特性の評価を行った。特に光学測定系の改善により、空間分解能約1μm程度でナノワイヤからの発光の空間像をを観察したところ、ナノワイヤ内部に局在するInGaAs層から実際に発光していることが明確に示された。また、同様の空間像から、直径約200nm、長さ2.6μm程度のナノワイヤにおいて、その両端から強い発光が得られていることが確認された。これはナノワイヤ内部で発生した光がナノワイヤに添って伝搬している、すなわちナノワイヤが光導波路として機能しているためであると考えられ、微小光素子や高効率の単一格子光源応用に向けての重要な知見を得た。
次に、InPナノワイヤに対し、顕微PLおよびラマン散乱測定により評価を行った。その結果、 InPナノワイヤでは平均的に10^<17>cm^<-3>程度あるいはそれ以下の電子がバックグラウンドに存在していることが確認された。そしてこれらのナノワイヤのうち、発光効率が高く不純物密度が少ないと考えられる単一のナノワイヤを詳細に評価した結果、ウルツ鉱形構造を有するInPナノワイヤではそのバンドギャップエネルギーカミ約1.50eVであり、InPバルクより80meV程度広いことが明らかとなった。
さらにInPナノワイヤに対して不純物ドーピングと伝導形の制御を試みた。シランをドーピングガスとしてナノワイヤ成長時に供給した場合、参照用のプレーナ基板と比べ密度が1桁程度少ないものの、期待通りシリコンがn形の不純物として取り込まれていることが明らかとなった。また、ジエチルジンクをドーピングガスとして用いた場合には、ラマン散乱の測定結果より、亜鉛がナノワイヤ中に取り込まれ、p形不純物として働いていることが確認された。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (12件)

  • [雑誌論文] Growth of highly uniform InAs nanowire arrays by selective-area MOVPE2007

    • 著者名/発表者名
      K.Tomioka et al.
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth 298

      ページ: 644-647

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanism of catalyst-free growth of GaAs nanowires by selective are MOVPE2007

    • 著者名/発表者名
      K.Ikejiri et al.
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth 298

      ページ: 616-619

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Selective-area growth of hexagonal nanopillars with single InGaAs/GaAs quantum wells on GaAs (111)B substrate and their temperature-dependent photoluminescence2007

    • 著者名/発表者名
      L.Yang et al.
    • 雑誌名

      Nanotechnology 13

      ページ: 105302-105302

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Size-dependent photoluminescence of hexagonal nanopillars with single InGaAs/GaAs quantum wells fabricated by selective-area metal organic vapor phase epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      L.Yang et al.
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 89・20

      ページ: 203110-203110

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Catalyst-free selective area MOVPE of semiconductor nanowires2006

    • 著者名/発表者名
      J.Motohisa, T.Fukui
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE 6370

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Realization of conductive InAs? nanotubes based on lattice-mismatched InP/InAs? core-shell nanowires2006

    • 著者名/発表者名
      Premila Mohan
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 88

      ページ: 13110-13110

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of InP/InAs/InP core-multishell heterostructure nanowires by selective area metalorganic vapor phase epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      Premila Mohan
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett., (27 March 2006 issue) 88(to be published)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 半導体ナノワイヤとナノデバイス応用2006

    • 著者名/発表者名
      本久 順一
    • 雑誌名

      応用物理 75・3

      ページ: 296-302

    • NAID

      10020530831

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Photoluminescnce from single hexagonal nano-wire grown by selective area MOVPE2005

    • 著者名/発表者名
      S.Hara
    • 雑誌名

      Inst.Phys.Conf.Ser 184

      ページ: 393-398

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Catalyst-free growth of GaAs nanowires by selective-area metalorganic vapor-phase epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      Jinichiro Noborisaka
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 86

      ページ: 213102-213102

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of freestanding GaAs/AlGaAs core-shell nanowires and AlGaAs nanotubes by using selective-area metalorganic vapor phase epitaxy2005

    • 著者名/発表者名
      Jinichiro Noborisaka
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 87

      ページ: 903109-903109

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Controlled growth of highly uniform, axial/radial direction-defined, individually addressable InP nanowire arrays2005

    • 著者名/発表者名
      Premila Mohan
    • 雑誌名

      Nanotechnology 16

      ページ: 2903-2907

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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