| 研究課題/領域番号 |
12450120
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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, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 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 |
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| 研究概要 |
(1)10nm(ナノメートル)級のグレイン物質の代表として、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、新知見を得た。GaAs/n-AlGaAs界面チャネルに伝導電子を蓄積し、チャネル近傍にドットを配置させると、電子の一部がドットに捕縛され、荷電したドットとチャネル内の電子は強く相互作用し、散乱や位相緩和が起きる。また、伝導計測からドットの荷電状態が判別でき、メモリー機能を示すが、その特色を明らかにした。また、捕捉状態の電子は、光励起で消去(中性化)でき、正孔を捕捉し正に帯電した第3の状態を作り出せる光検出器として機能するが、その特色も示した。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、光学フォノンと電子が強く結合し、ポーラロン状態のできることも見出した。
(2)InAs以外の材料系のグレインの振舞いについても調べた。とくにAlGaSb系のナノ結晶をGaAs系量子井戸内に埋め込んだ系では、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量子井戸に近づけ、収束電界を作用させると、その直下に電子が閉じ込められ量子ドットとなることなどを見出した。さらに、表面近くのInGaAs系量子井戸の真上にInPの島状結晶を自己形成させると、歪みの作用で井戸内には零次元電子状態やポテンシャルの起伏が生じることを指摘した。この系に、バンド間の光励起を行うと、電子正孔の一部はドット内に緩和してから発光し、残りは井戸内で発光する。この状態で、テラヘルツ電磁波を照射すると、井戸内の電子や正孔のドットへの流入が促進され、ドットからの発光が強くなることを見出した。さらに、光励起の波長を変えると、電子の緩和プロセスも左右されて、蛍光スペクトルが大きく変化することを示した。これらの現象のテラヘルツ光の検出器への応用可能性を指摘した。その他に、InAs系多重ドットのシュタルク効果や原子ステップを含む量子井戸における電子の局在化などについも知見を得た。
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