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

2003 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 / MEE

研究概要

固体ソースMBE法では、SiO2マスク上にGa原子が付着しやすいために多結晶が形成されやすく、選択成長は困難とされていたが、これまで我々はMEE法を用いた極めて制御性の良い選択成長法を確立してきた。今年度は、そのMEE法を用いた選択成長により、サブミクロン光導波路の作製に成功した。まず、電子ビームリソグラフィーを用いて、膜厚30nmのSiO2マスクで面を覆ったGaAs(001)基板上の[110]方向に沿った、長さ1μm、幅が200nmのサブミクロンチャネルパターンを作製した。その後、固体ソースMBE装置を使用し、SiドープGaAsの選択成長を行った。基板温度は590℃とし、GaとSiを1.0秒供給後2.0秒のアニール時間を取り入れ、その後As4を2.0秒供給し(成長速度0.2ML/cycle)、選択成長を行った。このチャネル周囲のSiO2マスク幅は約400nmとした。この成長層周囲のサブミクロンマスクにより、SiO2マスク上に供給されるGa原子の拡散による成長層への寄与が小さくなり、チャネル部分と電極との接続部分における膜厚の不均一性が改善された。また、SiO2マスク幅をGa原子の拡散長に近づけることで、完全なる選択性を得ることができ、成長速度の改善がされた。また、従来困難であったAIGaAs選択成長が可能となった。チャネル部分のPL発光強度の二次元パターンを観察したところ、成長層での発光はマスク下の基板からの発光に比べ極めて強く、均質であることが確認され、良質なチャネル構造が形成できたことが分かる。
今後、基板面、チャネル方向、チャネルの幅、成長条件等を最適化するとともに光導波路としての特性調べる。さちに低次元の電気伝導特性も検討する。また、ゲート電極で制御することにより、バリスティック伝導および1次元伝導特性の観測が期待され、低消費電力FETへの応用も考えられる。

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] Y.Horikoshi et al.: "Growth of Be-doped p-type GaN under Invariant Polarity Conditions"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 7194-7197 (2003)
• [文献書誌] N.Kawamoto, M.Fujita, T.Tatsumi, Y.Horikoshi: "Growth of ZnO on Si Substrate by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 7209-7212 (2003)
• [文献書誌] R.Suzuki, H.Amano, T.Kuroki, J.Nishinaga, Y.Horikoshi: "Compositional nonuniformity in molecular beam epitaxy grown InAsSb on GaAs(111)A substrates"Jpn.J.Appl.Phys. 42. 6260-6264 (2003)
• [文献書誌] Y.Horikoshi et al.: "Comparative study of p-type dopants, Mg and Be in GaN grown by Rf-MBE"Inst Phys.Conf.Ser.. 174. 29-33 (2003)
• [文献書誌] D.Okada, H.Hasegawa, Y.Horikoshi, T.Saito: "Area selective epitaxy of anti-dot structure by solid source MBE depositon sequence"Inst.Phys.Conf.Ser. 174. 33-37 (2003)
• [文献書誌] Y.Horikoshi et al.: "Growth of Be-doped p-type GaN under Invariant Potarity Conditions"Journal of the Surface Science Society of Japan. Vol.24, No.9. 539-542 (2003)