量子半導体プロセス技術

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06238106
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中島 尚男 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20198071)
• 研究分担者: 浅田 雅洋 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30167887) ; 福井 孝志 北海道大学, 量子界面エレクトロニクス研究センター, 教授 (30240641) ; 冷水 佐壽 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (50201728) ; 白木 靖寛 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00206286) ; 小間 篤 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00010950)
• キーワード: MBE / MOCVD / ファンデァワールス成長 / 量子細線 / 量子ドット / ルミネセンス / TEM / 層状物質

研究概要

平成7年度の研究実績をまとめると以下の通りである。
(1)巨大ステップを持つ微傾斜GaAs(110)面上にMBE法でGaAs量子細線を自然に形成し、断面TEMで確認した。この量子細線のフォトルミネセンス・スペクトル、励起光強度依存性温度依存性およびカソードルミネセンスから、不均一であることが判明した。この不均一性は2段階成長により改善された。
(2)層状物質の劈界面上にファンデルワールス力のみで吸着したアルカリ金属原子の系のSTM像を系統的に追求し、この系では究極の量子ドット構造ともいうべき、きわめて局在した電子状態が形成されていることを明らかにした。
(3)Si/Ge系での量子細線及びドットの実現に向けて、ガスソースMBE法を用いて検討を行った。その結果、Geが臨界膜厚を越えると3次元島成長に移行し量子ドットに対応する発光を示し、Geの膜厚が1原子層以下になると、ステップ位置にGeが擬集し、量子細線を形成することが分かった。
(4)斜入射MBE成長で(100)面上のGaAs/AlGaAs積層構造の断面が現れた(111)Bファセット上に再成長してGaAs/AlGaAsT字形量子細線を得た。GaAs[]001]リッジ基板を用いたInGaAs/AlAsの成長では50nmの細線を作製した。
(5)MOCVD結晶成長により微傾斜基板上に生じるマルチステップを利用して多重量子細線を形成し、断面TEMとPLにより量子細線構造を確認した。選択成長により、(011)ファセット面を持つピラミッド構造を作製し、成長の自己停止機構を利用し頂上部に量子ドットを作製した。
(6)ヘテロ界面の大きなポテンシャルステップにより顕著な量子効果が生じる金属/絶縁体量子構造の形成し、CoSi_2/CaF_2中にシリコンおよびシリサイドの量子箱を形成し、フォトルミネセンスと電流注入による可視発光を観測した。

研究成果

• [文献書誌] K.Inoue: "Compositional Modulation in Quantum Wire Structures on Vicinal(110)GaAs Studied by Photoluminescence" Jpn. J. Appl. Phys. 34. 1342-1344 (1995)
• [文献書誌] M.Takeuchi: "Formation and Charactrization of GaAs Quantum Wires at Giant Step Edges on Vicinal (110)GaAs Surfaces" Jpn. J. Appl. Phys. 34. 4411-4413 (1995)
• [文献書誌] H.Nakashima: "Formation of AlGaAs quantum Wires on Vicinal GaAs(110)surfaces misoriented 3° toward(111)A by molecular beam epitaxy" Mat. Sci Eng.B35. 295-298 (1995)
• [文献書誌] K.Ueno: "Van der Waals Epitaxy on Hydrogen teeminates Si(111)Surfaces and Inrestigations of Its Growth Mechanism by Atomic Force Microscope" J. Crystal Growth. 150. 1180-1185 (1995)
• [文献書誌] A.Koma: "Molecular Beam Epitaxial Grawth of Organic Thin Films" Prog. Crystal Growth and Charact. 30. 129-152 (1995)
• [文献書誌] H.Abe: "Scanning Tanneling Microscope Observation of the Metal-Adsorbed Layer Semicondacter Surfaces" Jpn. J. Appl. Phys.34. 3342-3345 (1995)
• [文献書誌] H.Sunamura: "Island formation during growth of Ge on Si(100): A study using photoluminescence spectroscopy" Applied Physics Letter. 66. 3024-3026 (1995)
• [文献書誌] N.Asami: "Dynamics of exciton diffusim in SiGe quantum wells on a V-groone patterned Si substrate" Physical Review. B52. 5132-5135 (1995)
• [文献書誌] N.Usami: "Enhancement of radiative secombination in Si-based quantum wells with neighoboring confinement structure" Applied Physics Letter. 67. 524-526 (1995)
• [文献書誌] Y.Liu: "In_<1-x>Ga_xAs/GaAs quantum wire structures grown on GaAs(100)patterned substrates" J. Cryst. Growth. 150. 299-305 (1995)
• [文献書誌] D.Marx: "Metalorganic molecular beam epitaxy of GaSb on Patterned GaSb substrates using triethylgallium and Sb_4" J. Cryst. Growth. 150. 874-878 (1995)
• [文献書誌] N.Tomita: "Selective area griwth of GaAs using a Ga beam with a step functional lateral profile intensity" J. Cryst. Growth. 150. 377-382 (1995)
• [文献書誌] R.Notzel: "Seft-organization of straind GaInAs microstructures on Inp(311)substrates grown by melaloranic vapor epitaxy" Appl. Phys. Lett.66. 2525-2527 (1995)
• [文献書誌] K.Kumakura: "Novel formation method of quantum dot structure by self-limited selective area metalorganic vapor phase epitaxy" Jpn. J. Appl. Phys.34. 4387-4389 (1995)
• [文献書誌] S.Hara: "Quantum well aire fabrication method using self-organized multiatomic steos on GaAs(100)vicinal sufgaces by MOVPE" Jpn. J. Appl. Phys.34. 4401-4404 (1995)
• [文献書誌] W.Satoh: "Mulitiple Negative diffrential resistance Quantum Onterference of Hot Electron Waves in Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)Heterostructures and Influence of Parasitic Elements" Jpn. J. Appl. Phys.34. 4481-4484 (1995)
• [文献書誌] M.Watanabe: "Formation of Silicon and Cobalt Silicide Nanoparticles in CaF_2" Jpn. J. Appl. Phys.34. 4380-4383 (1995)
• [文献書誌] W.Saitoh: "Metal(CoSi2)/Insulator(CaF2)Hot Electron Transistor Fabricated by Electron-Beam Lithography on a Si Substrate" Jpn. J. Appl. Phys.34. L1254-L1256 (1995)