量子半導体プロセス技術

1996 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, 教授 (30240641) ; 冷水 佐壽 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (50201728) ; 長田 俊人 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (00192526) ; 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 / C_<60> / 電子波干渉素子

研究概要

平成8年度の研究実績をまとめると以下の通りである。
(1)巨大ステップをもつ微傾斜GaAs(100)面上に2段階MBE成長により、積層型GaAs量子細線を形成し、断面TEMによりその構造を確認した。また、フォトルミネセンスにより量子細線間の結合があることが判明した。さらにこの巨大ステップ構造上にInAsを成長するとステップ端に量子細線およびドットが形成されることを明らかにした。
(2)ファンデルワールス・エピタキシャル成長によりMoS_2上にGaSe膜をマスクとしてC_<60>を選択的に成長することに成功した。AFMによるGaSeマスクの微細加工にも成功した。
(3)顕微分光法により自己形成AlInAs量子ドットを評価し、単一量子ドットからの発光線幅の明瞭な温度依存性を見出し、新しい知見を得た。これは音響フォノンに依る散乱と思われる。
(4)斜入射MBE法により斜めT字形量子細線を形成したカソードルミネセンスで評価した。この量子細線からの発光線幅は10meVと狭いことが判明した。また、(775)B面上に超高密度の自然形成型GaA_S/AlAs量子細線を形成し、断面TEM、フォトルミネセンスで確認した。
(5)微傾斜基板上にMOCVD法で自己組織的に形成される多段原子ステップにより新しい電子波干渉素子の作製を試みた。電気的特性にはコンダクタンスの振動があり、コヒーレントな電子波干渉とランダムな電子波干渉が見出された。
(6)平面構造の電界制御型量子効果デバイスで、極短チャンネルでも動作可能な基本構造のCoSi_2/Si/CdF_2ヘテロ構造の結晶成長条件を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Nakashima: "Photo-and Cathodoluminescence of AlGaAs Single Quantum Wires on Vicinal GaAs(110)Surfaces" Solid State Electron. 40. 319-322 (1996)
• [文献書誌] H.Nakashima: "Size-dependent luminescence of GaAs quantum wires on vicinal GaAs(110)surfaces with giant steps formed by MBE" Physica B. 227. 291-294 (1996)
• [文献書誌] M.Takeuchi: "Uniform GaAs quantum wires formed on vicinal GaAs(110)surfaces by two-step MBE growth" Superlattices and Microstructures. 22・1(発表予定). (1997)
• [文献書誌] H.Yamada: "Preparation of GaS thin Films by Molecular Beam Epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.35. 568-570 (1996)
• [文献書誌] Y.Fujikawa: "High-Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy on C_<60> and C_<70> Ultrathin Films" Surf.Sci.357/358. 176-179 (1996)
• [文献書誌] H.Nishikawa: "Epitaxial Growth of TiSe_2 Thin Films on Se-Terminated GaAs(111)B" J.Vac.Sci.Technol.A. 14. 2893-2896 (1996)
• [文献書誌] J.Mptohisa: "Theoretical and Experimental Investigation of an Elctron Interference Devive Using Multiatomic Step on Vicinal GaAs Surfaces" Physica B. 227. 295-298 (1996)
• [文献書誌] M.Akabori: "A Novel Electron Wave Interference Devices using Multiatomic Steps on Vicinal GaAs Surfaces Grown by MOVPE" Jpn.J.Appl.Phys.(発表予定).
• [文献書誌] M.Asada: "A Possible Three-Terminal Amplifier Devices in the Terahertz Frequency Range Using Photon-Assisted Tunneling" Jpn.J.Appl.Phys.35. L685-L687 (1996)
• [文献書誌] W.Saitoh: "Proposal and Analysis of Very Short Channel Field Effect Transistor Using Vertical Tunneling with New Heterostractures on Silicon" Jpn.J.Appl.Phys.35. L1104-L1106 (1996)
• [文献書誌] T.Suemasu: "Transfer Efficiency of Hot Electron in a Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)Quantum Interference Transistor" Surf.Sci.361/362. 209-212 (1996)
• [文献書誌] K.Mori: "Room-Temperature Observation of Multiple Negative Differential Resistance in a Metal(CoSi_2)/Insulator(CaF_2)Quantum Interference Transistor Structure" Physica B. 227. 213-215 (1996)
• [文献書誌] H.Sunamura: "Observation of lateral confinement effect in Ge quantum wires self-aligned at step edges on Si(100)" Appl.Phys.Lett.68. 1847-1849 (1996)
• [文献書誌] N.Usami: "Role of heterointerface on enhancement of no-phonon luminescence in-Si-based neighboring confinement structure" Appl.Phys.Lett.68. 2340-2342 (1996)
• [文献書誌] N.Usami: "Excition diffusion dynamics in quantum nonstructures on V-groove patterned substrates" Superlattices and Microstructures. (発表予定).
• [文献書誌] M.Higashiwaki: "High-Density GaAs/AlGaAs quantum wires grown on(775)B-oriented GaAs substrates by molecular beam epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.35. L606-L608 (1996)
• [文献書誌] M.Higashiwaki: "High-density GaAs/(GaAs)_2(AlAs)_2 quantum wires naturally formed on(775)B-oriented GaAs substrates by molecular beam epitaxy" J.Crystal Growth. (発表予定).
• [文献書誌] N.Tomita: "Improved optical qualities of GaAs/AlGaAs tilted T-shaped quantum wires fabricated by glancing angle molecular beam epitaxy" J.Crystal Growth. (発表予定).