超平坦ガリウム砒素MBEへき開再成長アニール表面の制御と理想2次元励起子系の顕微分光計測

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02F00307
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 秋山 英文 東京大学, 物性研究所, 助教授
• 研究分担者: OH Ji won 東京大学, 物性研究所, 外国人特別研究員
• キーワード: へき開再成長法 / 成長中断アニール / T型量子細線 / 特徴的な島とpits / マイクロPL測定 / キャリアーの流れ込み / 励起子拡張 / 発行スペクトル

研究概要

1 ヘキ開再成長法と成長中断アニールによって作成されたT型量子細線の上部であるGaAs(110)面上にできた特徴的なislandとpitsの形状を観察し、atomically flatな表面が出来上がるメカニズムを明らかにした。そのためには原子間力顕微鏡を用いた表面計測が必要であり、きわめて小さい試料のプロブ探針によるスキャン観察を行った。魚と呼ばれる特徴的な形をもっている1原子層のpitsの長軸と短軸を測り、面積に対する軸の比が統計的に調べられた。得られた実験結果は小さい魚であるほど長軸が長く細く見えることを示しており、これに基づいて成長中断アニールの時、GaAs(110)面上で、もっと安定した方向へ原子移動が起こることが解り、この例を見ない平坦面の生成メカニズムを原子モデルで明らかにすることができた。この結果は2002年度の日本物理学会で発表され、さらに論文としてまとめられApplied Physics LettersとJournal of Crystal Growthなどへ発表された。特にApplied Physics Lettersでは本研究が注目を浴びて、大変名誉なことに原子移動のメカニズムを示した図が表紙に選ばれた。
2 マイクロPL測定を通じて、励起子の移動による発光の温度依存性(液体He温度から比較的高温(120K)まで)のイメージ測定およびスペクトルの計測を行った。一様励起を用いた発光の空間分布計測からは魚から流れ込む励起子が周辺へトラップされて発光する摸様とislandが量子ドットになり周辺からキャリアーが流れ込む様子がはっきり観察された。点励起による励起子拡散による発光強度とスペクトルの測定も終わった。研究は大変順調で進んでおり、現在、論文執筆と発表の準備をしている。

研究成果

• [文献書誌] Ji-Won Oh, Masahiro Yoshita, Hidefumi Akiyama, Loren N.Pfeiffer, Ken W.West: "Step-edge kinetics driving the formation of atomically flat (110) GaAs surfaces"Appl.Phys.Lett.. 82,11. 1709-1711 (2003)
• [文献書誌] Masahiro Yoshita, Ji-Won Oh, Hidefumi Akiyama, Loren N.Pfeiffer, Ken W.West: "Control of MBE surface step-edge kinetics to make an atomically smooth quantum well"Journal of Crystal Growth. 251. 62-67 (2003)
• [文献書誌] H.Tajima, S.Ikeda, M.Matsuda, N.Hanasaki, Ji-Won Oh, H.Akiyama: "A light-emitting diode fabricated from horse-heart cytochrome c"Sorid State Communications. 126. 579-581 (2003)
• [文献書誌] Akira Ishii, Tsuyoshi Aisaka, Ji-Won Oh, Masahiro Yoshita, Hidefumi Akiyama: "Low and anisotropic barrier energy for adatom migration on a GaAs (110) surface studied by first-principles calculations"Appl.Phys.Lett.. 83,20. 4187-4189 (2003)
• [文献書誌] Ji-Won Oh, Masahiro Yoshita, Hirotake Itoh, Hidefumi Akiyama, Loren N.Pfeiffer, Ken W.West: "Carrier Diffusion on Atomically Flat (110) GaAs Quantum Wells"Physica E : Low-dimensional Systems and Nanostructures. 21. 689-691 (2003)