原子オーダリングによるブリュアン端バンド構造制御機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08750017
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 喜多 隆 神戸大学, 工学部, 助手 (10221186)
• キーワード: オーダリング / 混晶半導体 / バンド折り返し / エレクトロリフレクタンス / 局在電子状態

研究概要

非平衡のエピタキシャル成長過程では成長表面での原子配列オーダリングによって長距離秩序構造(Long-Range Ordering)が発現することが知られている。長距離秩序にともないバンド構造はもはやバルクのものとは全く異なり、この新しいバンド構造はk空間全体にわたって変化する。本研究では、GaAs(001)基板上にOMVPE法を用いて基板温度、V/III族ガス供給比を変えて成長した(Al_xGa_<1-x>)_<0.5>In_<0.5>P混晶半導体を用いた。これらの自然超格子は成長条件によりオーダーパラメターが異なっているのが特徴である。すなわち原子オーダリングによって連続的に変化する物理量について下記の項目に主点をおいた系統的な一連の研究を行った。
(1)理論計算による自然超格子によるバンド折り返しのとバンド間相互作用
(2)ブリュアン端でのバンド折り返しとオーダーパラメターによる制御
以上の研究の結果、
(a)Tight-Binding法による理論計算を詳細に行い、自然超格子方向以外の3つのL点とX点がブリュアン端で縮退し、バンド間相互作用をしていることがわかった。
(b)1eV-6eVの偏光エレクトロリフレクタンス測定を行い、ブリュアン端でのバンド間相互作用について詳細に調べ、遷移強度の秩序パラメター依存性からオーダリングに伴う電子状態の局在を突き止めた。
このようにバンドの折り返しとバンド間相互作用に伴うバンド構造制御機構について明らかにできた。

研究成果

• [文献書誌] K.Yamashita,T.Kita,H.Nakayama,and T.Nishino: "Direct optical transitions in indirect-gap(Al_<0.5>Ga_<0.5>)_<0.51>In_<0.49>P by atomic ordering" Physical Review B. vol.53 no.23. 15713-15718 (1996)
• [文献書誌] T.Kita and T.Nishino: "Electron-Beam Electroreflectance Spectroscopy of Semiconductors" Japanese Journal of Applied Physics. vol.35 no.10. 5367-5373 (1996)
• [文献書誌] Y.Ishitani,S.Minagawa,T.Kita,T.Nishino,and Y.Shiriki: "The optical process in AlInP/GaInP/AlInP quantum wells" Journal of Applied Physics. vol.80 no.8. 4592-4598 (1996)
• [文献書誌] T.Kita,K.Yamashita,and T.Nishino: "Higher-Interband slectroreflectance of long-range ordered Ga_<0.5>In_<0.5>P" Physical Review B. vol.54 no.23. 16714-16718 (1996)