ランタノイド化合物/半導体低次元量子構造の原子層制御成長と物性

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450119
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤原 康文 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10181421)
• 研究分担者: 田渕 雅夫 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (90222124) ; 中村 新男 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (50159068) ; 竹田 美和 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20111932) ; 野々垣 陽一 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (40300719)
• キーワード: ランタノイド化合物 / 半金属 / 半導体低次元量子構造 / 原子層制御成長 / 半金属 / 量子効果 / 半金属-半導体転移

研究概要

本研究では、従来より取り組んでいる「原子層制御スーパーへテロエピタキシャル技術」を再点検してランタノイド化合物(半金属)/半導体低次元量子構造を原子層レベルの精度で精密作製することを第一の目的とする。また、既に確立している放射光を用いたミクロ構造評価技術(蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法)を用いて、その成長初期過程を明らかにする。このような量子構造ではへテロ界面において従来にない大きなエネルギー差、特性差が生じるため、室温において新しい量子効果の発現が期待される。本研究では、従来の半導体/半導体構造では全く考えられなかった、大きな量子効果の発現を確認するとともに、それらを用いた新規デバイス原理を提案することを第二の目的とする。
現在のところ、『原子層制御スーパーへテロエピタキシャル成長技術の確立』を当面の目標とし、InP(半導体:閃亜鉛鉱型結晶構造)基板上へのErP(半金属:岩塩型結晶構造)の原子層制御スーパーへテロエピタキシャル成長に取り組んでいる。
これまでの研究において、有機Er原料としてトリスメチルシクロペンタジエニルエルビウム(Er(MeCp)_3)を用いた場合、1原子層相当のEr原子がInP基板表面に取り込まれるのに20分程度必要であることが明らかになった。そこで、成長速度の増大を目的に、蒸気圧が上記原料に比べて約3桁高いトリスデピバロメタナトエルビウムを用いてErP成長を行った。得られた試料のAFM観察の結果、明らかな表面形態の変化が観察されたが、蛍光X線測定より、表面付着層にはErが全く含まれないことが明らかになった。このことは、ErP形成にあたり、最適なEr原料が存在することを示唆している。現在、(株)トリケミカル研究所との共同研究により、各種有機Er原料の開発を行っており、既にトリスイソプロピルシクロペンタジエニルエルビウムの開発に成功している。

研究成果

• [文献書誌] C.URAKAWA: "EPR measurement of Er-doped InP prepared by organometallic vapor phase epitaxy"Applied Magnetic Resonance. 19. 3-7 (2000)
• [文献書誌] Y.FUJIWARA: "Luminescence properties of Er, O-codoped GaP grown by organometallic vapor phase epitaxy"Materials Science and Engineering B. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Y.MORINAGA: "Magnetic Properties of Er or Er, O-doped GaAs grown by organometallic vapor phase epitaxy"Physica E. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] J.YOSHIKAWA: "ESR study of GaAs : Er codoped with oxygen grown by organometallic vapor phase epitaxy"Physica E. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] H.OHTA: "Codoping effects of O_2 into Er-doped InP epitaxial layer grown by OMVPE"Physica E. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] T.KOIDE: "OMVPE growth and properties of Dy-doped III-V semiconductors"Physica E. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Y.FUJIWARA: "InP and Related Compounds-Materials, Applications and Devices-, Optoelectronic Properties of Semiconductors and Superlattices, Vol.9(分担執筆)"Gordon and Breach Science Publishers, Amsterdam. 251-311 (2000)