電子波デバイスのための極限構造の制御と評価

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04221102
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 蒲生 健次 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029445)
• 研究分担者: 長谷川 英機 北海道大学, 工学部, 教授 (60001781) ; 野田 進 京都大学, 工学部, 助教授 (10208358) ; 権田 俊一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70175347) ; 川辺 光央 筑波大学, 物質工学系, 教授 (80029446) ; 青柳 克信 理化学研究所, 主任研究員 (70087469)
• キーワード: メゾスコピック現象 / 電子波デバイス / 量子干渉効果 / 電子波エレクトロニクス / 超格子 / ヘテロ接合 / 超微細加工 / レヤバイレヤ加工

研究概要

本年度に得た主な成果は次の通りである。(1)低エネルギー集束イオンビームのパルス照射により、GaAsのエッチ速度が数10倍向上すること、及び増速の機構を速度方程式によって示した。(2)光、荷電粒子照射を利用したGaAsの原子層結晶成長、原子層エッチングの特性およびその機構を検討し新しい結果が得られた。(3)水素原子援用MBEによりGaAs/AlGaAs量子井戸、量子細線を作製し、構造の直接観察、PL測定から本成長法の有用性を確認した。(4)種々のIIIVヘテロ界面の原子層制御をガスソースMEE法により行うことが可能になり、界面の原子配列の差により量子井戸構造の光学的特性に差が出ることを明らかにした。(5)InAs/GaAs格子不整合ヘテロエピタキシの成長初期に起る3次元成長層を量子ドットとして用い得ること、適当な微傾斜をもった基板を用いることにより、発光特性が大きく向上することを示した。(6)PL表面準位分光法により表面評価、原子層エピタキシ、MBE Si超薄膜界面制御層による表面・界面制御、InGaAs量子細線構造の形成と界面制御を行い、多くの知見を得た。
(7)GaP-A1GaPヘテロエピタキシ界面の吸収をラマンレーザ導波路の共振シフトにより見いだし、界面完全性を向上させた。(8)電子線直接描画選択成長法で、サブμmのGaAs細線を選択成長し、メゾスコピック構造形成の新方法として有力であることを示した。(9)量子井戸上に表面超格子を作製し、細線状の量子閉じ込めが可能であることを光学測定にて確認した。(10)Siのドライエッチと熱酸化により直径数十nm以下のドットを作成した。これにイオン注入してpn接合を形成し、AFMによりI-V測定を行うことに成功した。(11)準バリスティック伝導域の量子細線で相関磁場を利用した位相干渉長の決定は、スプリットゲート細線でも可能であることを示した。(12)電子顕微鏡に電子線バイプリズム及びフリーレンズコントローラを取り付け、非接触微小電場測定できることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] J,P.Simko,T.Meguro,S.Iwai,K.Ozawa,A.Hirata,Y.Aoyagi,T.Sugano: "Direct observation of self-limiting gallium deposition on GaAs during laser-atomic layer epitaxial processing" Jpn.J.Appl.Phys.31. L1518 (1992)
• [文献書誌] J.Takahara,Y.Takagaki,K.Gamo,S,Namba,S.Takaoka,K.Murase: "Fabrication and Transport Progerties of Anti-dot Triangle Lattices" Microelectronic Engineering. 17. 509 (1992)
• [文献書誌] K.Asami,H.Asahi,T.Watanabe,M.Enokida,S.Gonda,Sg.Fujita: "Optical properties of GaP/AIP short period super lattices grown by gas source MBE" Appl.Phys.Lett.
• [文献書誌] H.AsahiT.Kohara,R.K.Soni,K,Asami,S.Emura,S.Gonda: "Atomically controlled InGaAs/InP superlattices grown by gas source MEE" J.Crystal Growth.
• [文献書誌] T.Sawada,K.Numata,S.Tohdoh,T.Saitoh,H.Hasegawa: "In-Situ Characterization of Compound Semi conductor Surface by Novel Photoluminescence Surface state Spectroscopy" Jpn.J.Appl.Phys.
• [文献書誌] K.Suto,J.Nishizawa: "ATOMIC DIFFUSION IN GaAs WITH CONTROLLED DEVEIATION FROM STOICHIOMETRY" INSTITUTE OF MATHEMATICS AND ITS APPLICATIONS. (1992)