微小ディスクレーザー結合による、集積デバイスに関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14041214
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 堀越 佳治 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60287985)
• 研究分担者: 小野満 恒二 早稲田大学, 理工学部, 助手 (30350466) ; 宗田 孝之 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90171371)
• キーワード: 光学素子 / 量子構造 / ナノデバイス / 量子ドット / MBE / 選択成長

研究概要

【研究目的】
量子ドット網構造の作製は近年おおいに注目されている。量子ドットの作製は主に自己形成法により行われるが、この方法ではドットのサイズ及び配列の均一性を得るのが容易ではない。そこで、今回我々は整然としたドット網の実現を目指して、リソグラフィーに基づくドット網の製作技術を検討した。損傷や原子スケールの精度を保つために、本研究ではエッチングの手法を用いず選択成長法を適用した。具体的な成長技術としては分子線エピタキシャル成長法(MBE)を用いた。
【GaAs及びAIGaAs選択成長】
これまで、GaAsのドット網構造について、直径30nmのホールを配列したアンチドット格子の製作に成功した。このような構造は、InAs/GaAsヘテロ構造においても形成できたが、高電子移動度材料であるAlGaAs/GaAs系では、未だ実現していない。そこで、このような系についても選択エピタキシャル成長によるドット形成の可能性をしらべた。その結果、AlAsは再蒸発しにくいためマスク上で多結晶を形成しやすく、AlGaAsの選択成長は困難であることが判明した。そこで、マスク上に付着した多結晶をリフトオフすることによりAlGaAs/GaAsヘテロ構造の選択成長を行った。300nmの厚さのSiO2にマスクパターンを形成し、AlGaAs/GaAsヘテロ構造をMEE法により成長した。成長後、フッ化水素中でSiO2のエッチングを行った。これによってAlGaAs微結晶のリフトオフが、ほほ完全にでき、AlGaAs/GaAsヘテロ構造の選択成長に成功した。
今後Hプラズマを導入し、より高精度なAlGaAs/GaAsヘテロ構造の選択成長法の検討を行う。それにより、AlGaAs/GaAsヘテロ構造を持つドット網構造を作製し、微小ディスクレーザーをはじめ、量子デバイスの作製を目指す。

研究成果

• [文献書誌] M.Fujita, N.Kawamoto, T.Tatsumi, K.Yamagishi, Y.Horikoshi: "Molecular Beam Epitaxial Growth of ZnO on Si Substrate by Using Ozone as an Oxygen Source"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 67-70 (2003)
• [文献書誌] K.Onomitsu, A.Kawaharazuka, T.Okabe, T.Makimoto, Y.Horikoshi: "Field Effect of Photoluminescence from Excitons Bound to Nitrogen Atom Pairs in GaAs"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 5503-5506 (2002)
• [文献書誌] K.Onomitsu, A.Kawaharazuka, T.Okabe, T.Makimoto, Y.Horikoshi: "Modulation of PL recombination processes in N doped GaAs/A10.33Ga0.67As SQW by electric field"lnst. Phys. Conf. Ser.. 170 Chap.6. 407-411 (2002)
• [文献書誌] H.Miyoshi, R.Suzuki, H.Amano, Y.Horikoshi: "Sb surface segregation effect on the phase separation of MBE grown in AsSb"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1519-1524 (2002)
• [文献書誌] H.Hasegawa, D.Okada, Y.horikoshi: "Growth of GaAs/InAs antidote structure by Solid-source MBE"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 2205-2207 (2002)