2002 年度実績報告書

半導体ミクロおよびナノ・グレイン物質の物性支配機構の解明と制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号	12450120
研究機関	東京大学
研究代表者	榊裕之東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
研究分担者	野田武司東京大学, 生産技術研究所, 助手 (90251462) 高橋琢二東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20222086)
キーワード	グレイン(粒状)物質 / 量子ドット / アンチドット / 電子散乱 / 量子リング / 局在 / 電子緩和 / ナノ構造
研究概要	(1)本研究では、まず10nm(ナノメートル)級のグレインとして、InAsの自己形成量子ドットを形成し、電子を捕捉する研究を展開し、一連の新知見を得た。GaAs/n-AlGaAs界面チャネルも伝導電子を蓄積し、その近傍にドットを配置させた場合には、電子の一部がドットに捕縛され、荷電ドットとチャネル内の電子とは強く相互作用することを示した。また、チャネルの伝導計測からドットの荷電状態も判別し、メモリー機能を実現できることを見出した。また、この電子捕捉状態は、バンド間の光励起で、光学的に消去(中性化)でき、正孔を捕捉した第3の状態をも作り出せるため、一種の光検出器として機能することも示した。なお、ドットの励起準位に流入した電子が基底準位に緩和する際に、光学フォノンとドット内の電子が強く結合したポーラロン状態が大きな役割を果たすことも見出した。 (2)InAsグレインに加えて、他の材料系のグレインの振舞いについても調べ、一連の新知見を得た。とくAlGaSb系のナノ結晶をGaAs系量子井戸内に埋め込んだ系で光励起をした場合には、正孔のみがGaSbに捉えられ、電子はその周りを周回して量子リング状態を作ること、また、正に帯電した金属ナノプローブを表面近くの(GaAs/AlGaAs)量子井戸に近づけた場合には、収束電界の作用で、その真下に電子が閉じ込められ量子ドット状態を作ることなどを見出した。さらに、表面近くに形成したInGaAs系量子井戸の真上にInPの島状結晶を自己形成させ、歪みの作用で量子井戸内に零次元電子状態や種々のポテンシャルの起伏が形成されることを指摘した。この系の量子井戸内に、バンド間の光励起を行うと、電子正孔の一部はドット状態に緩和してから発光し、残りは井戸内で発光することを示した。なお、この状態で、THz(テラヘルツ)電磁波を照射すると、井戸内で蓄積した電子正孔のドットヘの流入が促進されるため、ドットからの発光が強くなることを見出した。さらに、バンド間励起の波長を変えると、電子の緩和プロセスも左右されるため蛍光スペクトルが大きく変化することを示した。これらの現象をテラヘルツ電磁波の検出に利用する可能性を指摘した。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] O.Verzelen et al.: "Polaron effects in quantum dots"Phys. Stat. Sol.. (a)190,No.1. 213-219 (2002)
[文献書誌] T.Noda, Y.Nagamune, Y.Nakamura, H.Sakaki: "Electron transport and optical properties of InGaAs quantum wells with quasi-perildic (Λ〜30nm) interface corrugation grown on vicinal (111)B GaAs"Physica E. 13. 333-336 (2002)
[文献書誌] T.Noda, H.Sakaki: "Magneto-transport properties of electrons in quantum wells with quasi-periodic interface corrugation"Inst. Phys. Conf. Ser.. No 170. 351-355 (2002)
[文献書誌] T.Kawazu et al.: "Scattering processes of 2D electrons by charged quantum dots in n-AlGaAs/GaAs heterojunction channels with 10nm-scale embedded InGaAs islands"Inst. Phys. Conf. Ser.. No 170. 375-380 (2002)
[文献書誌] I.Kamiya et al.: "Resonant tunneling through a single self-assembled InAs quantum dot in a micro-RTD structure"Physica E. 13. 131-133 (2002)
[文献書誌] I.Kamiya et al.: "Density and size control of self-assembled InAs quantum dots preparation of very low-density dots by post-annealing"Physica E. 13. 1172-1175 (2002)
[文献書誌] 榊裕之: "Nano Technology (原版 Nanotechnology 日本語版)第5章原子制御したナノ構造の構築とデバイスへの応用"(原書英文版 Springer Verlag) 発行所:株式会社エヌ・ティー・エス. 43 (2002)

2002 年度 実績報告書

半導体ミクロおよびナノ・グレイン物質の物性支配機構の解明と制御の研究

研究代表者

榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)

研究成果

[文献書誌] O.Verzelen et al.: "Polaron effects in quantum dots"Phys. Stat. Sol.. (a)190,No.1. 213-219 (2002)

[文献書誌] T.Noda, Y.Nagamune, Y.Nakamura, H.Sakaki: "Electron transport and optical properties of InGaAs quantum wells with quasi-perildic (Λ〜30nm) interface corrugation grown on vicinal (111)B GaAs"Physica E. 13. 333-336 (2002)

[文献書誌] T.Noda, H.Sakaki: "Magneto-transport properties of electrons in quantum wells with quasi-periodic interface corrugation"Inst. Phys. Conf. Ser.. No 170. 351-355 (2002)

[文献書誌] T.Kawazu et al.: "Scattering processes of 2D electrons by charged quantum dots in n-AlGaAs/GaAs heterojunction channels with 10nm-scale embedded InGaAs islands"Inst. Phys. Conf. Ser.. No 170. 375-380 (2002)

[文献書誌] I.Kamiya et al.: "Resonant tunneling through a single self-assembled InAs quantum dot in a micro-RTD structure"Physica E. 13. 131-133 (2002)

[文献書誌] I.Kamiya et al.: "Density and size control of self-assembled InAs quantum dots preparation of very low-density dots by post-annealing"Physica E. 13. 1172-1175 (2002)

[文献書誌] 榊 裕之: "Nano Technology (原版 Nanotechnology 日本語版)第5章 原子制御したナノ構造の構築とデバイスへの応用"(原書英文版 Springer Verlag) 発行所:株式会社エヌ・ティー・エス. 43 (2002)

2002 年度実績報告書

榊裕之東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)

[文献書誌] 榊裕之: "Nano Technology (原版 Nanotechnology 日本語版)第5章原子制御したナノ構造の構築とデバイスへの応用"(原書英文版 Springer Verlag) 発行所:株式会社エヌ・ティー・エス. 43 (2002)