| 研究課題/領域番号 |
07455131
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226)
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| 研究分担者 |
秋山 英文 東京大学, 物性研究所, 助教授 (40251491)
野田 武司 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (90251462)
高橋 琢二 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教授 (20222086)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| キーワード | リッジ量子細線 / 原子間力顕微鏡 / へき開再成長 / T型GaAs量子細線 / 空間分解顕微フォトルミネセンス / 一次元励起子 / 振動子強度 / 反磁性シフト |
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| 研究概要 |
1.リッジ型量子細線の成長メカニズムの解明と形状制御
MBE装置に超高真空原子間力顕微鏡(UHV-AFM)を接続し、リッジ形成過程のその場観察を行った。その結果、以下のプロセスを経て(001)メサ基板上にナノメートルオーダのGaAsリッジが形成することが分かった。まず、メサ基板上に(001)-(111)Bファセット構造が形成する。この両面の接線近傍付近ではGa原子の拡散により(101)面や(112)面などの特異な結晶面が形成する。このプロセスが進行すると、(001)面が無くなる。その後、Ga原子は微小ファセットを埋めるのに費やされるため、スムーズなリッジ構造が形成する。このように形成するリッジ構造は成長条件に依存する。基板温度を下げるか砒素圧を上げることによって、シャープなリッジを形成することができる。特に、基板温度を520℃以下にすると、10nm以下の幅を持ったリッジを形成することができることを示した。
2.ナノスケール量子細線中の一次元励起子の光学特性
へき開再成長法により作られるT型GaAs量子細線を対象に、空間分解顕微発光スペクトルと磁場中発光スペクトルの評価を行い、光学特性の向上を確認した。AlAsをバリアにした5nm寸法のT型量子細線で、横方向閉じ込めエネルギーが38meVにまで達すること、また、一次元励起子の束縛エネルギーが約27meVにまで増大していることがわかった。光学異方性から価電子帯のブロッホ関数の異方性の評価を行い、理論計算と大変良い一致を得た。また、波動関数の包絡関数部分を反磁性シフトの大きさから評価し、細線のサイズ縮小とともに波動関数が押し縮められてゆく様子を観測した。一次元性の強い試料と、二次元性が強い試料のPLEスペクトルを測定比較し、二次元から一次元へ移行するに伴い振動子強度が増大しながら空間的に集中してゆくこと確かめた。
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