| 研究課題/領域番号 |
15201023
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
市川 昌和 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20343147)
|
|---|
| 研究分担者 |
中村 芳明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60345105)
|
|---|
| キーワード | シリコン / ゲルマニウム / ナノドット / カソードルミネッセンス / フォトルミネッセンス / エレクトロルミネッセンス |
|---|
| 研究概要 |
我々は、Si基板表面の第1層が酸化した極薄Si酸化膜を形成し、その表面にSiやGeを真空蒸着すると、大きさが5nm程度で、面密度が10^<12>cm^<-2>以上のSiやGeの単結晶ナノドットが成長することを見出した。本研究においては、このナノドット成長技術を基礎にして、Si、Geのナノドット超格子や人工構造を作成する技術、直接遷移型の半導体である鉄シリサイドのナノドット超格子を作成する技術、及びナノドット超格子の光・電子物性を評価する技術の開発を行う。本年度は、ナノドットの人工配列構造作成とナノドットの光・電子物性評価技術の研究を行い、以下に示す結果を得た。
超高密度のナノドットは互に近接しており、ナノドット超格子の特性を理解する上で、ナノドット間の電子的な相互作用を調べることが必要である。我々は、極薄SiGe酸化膜上に形成した超高密度Geナノドットを、走査トンネル顕微鏡の探針により、個々に除去する技術を開発した。この技術を用いて孤立したGeナノドットをGeナノドット集団から作成し、このときの電子状態の変化を走査トンネルスペクトロスコピー(STS)法により調べた。Geナノドット集団中の近接したナノドットと孤立したナノドットからのSTSには、大きな違いが観察されなかった。この結果から、集団中で近接したGeナノドット間の電子的な相互作用は小さいことが明らかとなった。また孤立Geナノドットのバンドギャップのサイズ依存性を測定し、ナノドット中のキャリアーの量子閉じ込め効果を見出した。
ナノドット発光特性評価法として、STM探針から100eV程度の運動エネルギーを持つ電界放射電子線を、数10nAの電流で10ナノメーター領域に照射し、試料から発生するルミネッセンスを測定する技術(STMカソードルミネッセンス;STM-CL)の開発を行った。STM-CLにより、GaAs試料からCLスペクトルを得ることに成功し、個々のGeナノドットの発光特性を評価できる見通しを得た。また、走査トンネル顕微鏡(STM)の探針として金属薄膜をコートした光ファイバー用いることにより、ナノメーター領域からの発光を検出する技術(STMエレクトロルミネッセンス;STM-EL)の開発を行い、装置開発を完了した。この技術により、ナノドット超格子にキャリアーを注入したときに、個々のナノドットにキャリアーが局在化した後、再結合して光を放出する過程を調べる予定である。さらに、既存のフォトルミネッセンス(PL)法、エレクトロルミネッセンス(EL)法を利用して、Geナノドット超格子の発光特性の評価を行った。フォトンエネルギー0.8eV付近に発光ピークを持つ強いPLとEL発光を観測することができた。
|
