2019 年度研究成果報告書

ナノ液滴成長法によるSiO2/Si基板上へのInGaN量子ドットの自己形成

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06342
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	電子・電気材料工学
研究機関	電気通信大学
研究代表者	山口浩一電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (40191225)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	分子線堆積法 / 量子ドット / ガラス基板 / インジウム砒素 / アンチモン / フォトルミネッセンス / 自己形成
研究成果の概要	半導体量子ドットのデバイス応用の自由度を高めるために、従来にはないガラス基板上へのⅢ-Ⅴ族半導体（InAs, InGaAs(N)）量子ドットの作製法の確立を目指した。分子線堆積法により、ガラス基板上への高密度のInAs量子ドットの自己形成法を開発した。SiOx上ではⅤ族分子の吸着係数が低く、核形成密度が低く、ナノメートルサイズの結晶粒もⅢ族過剰になりやすいが、As2分子線の照射により核形成密度が上昇することが分かった。さらにInAs成長の前にSb4分子線を照射することにより、超高密度のInAs量子ドットの形成に成功し、その発光も確認することが出来た。
自由記述の分野	半導体工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	量子ドットは、高機能・高性能の光電子デバイスへの応用が期待されているが、従来の量子ドットの自己形成による作製では、半導体の単結晶基板上に限られていた。本研究では、ガラス基板上への量子ドットの自己形成法の基礎を開発したことにより、基板材料と量子ドット材料との組み合わせの自由度が拡張され、量子ドットのデバイス応用展開に大きく貢献する成果と言える。従来の量子ドットの自己形成法は、エピタキシャル成長を基礎とした結晶成長プロセスの理解と制御により確立されてきたが、本研究におけるガラス基板上への量子ドットの作製法は、結晶成長における核形成の制御において新たな展開を拓く革新的なものと位置づけられる。