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2019 年度 実績報告書

光ガルバノ効果を利用した半導体量子構造光AND素子の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06364
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

川津 琢也  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00444076)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード電子デバイス / 量子構造 / 赤外材料・素子
研究実績の概要

本研究では、レーザー照射により、ヘテロ接合電界効果トランジスターに異方的な電子遷移を引き起こし、光起電流を生じさせることを試みた。測定に用いた試料は、変調ドープn-AlGaAs/GaAsヘテロ接合である。試料はホールバーにプロセスし、ドレインとソース間の光起電流を室温で測定した。その結果、波長940nmのレーザーによるゲート一様照射や波長808nmのレーザーによるドレイン端子局所照射では、光電流を引き起こすことは出来ないが、それら2つを同時に照射すると約100nAの光起電流が生ずる、すなわち、光AND演算動作を行うことを示した。
また、InGaAs量子ドットをヘテロ接合素子に埋め込み、光起電流を生じさせることを試みた。InGaAsドットを微傾斜基板上に作製すると、多段原子ステップに沿ってドットが配列し、面内方向の空間的な対称性を低下させる。そのため、微傾斜基板上のInGaAs量子ドットは、光起電効果を引き起こす新たな材料として期待できる。
まず、初めに、微傾斜基板上のInGaAs量子ドットの蛍光特性を調べた。その結果、非常に高い偏光異方性を示すことがわかった。また、6×6Luttinger-Kohnハミルトニアンを用いた計算との比較から、(1)隣接する量子ドット、(2)多段原子ステップ、(3)ピエゾ効果を含む歪 の3つの効果が、高い光学異方性の要因であることを示した。
次に、InGaAs量子ドット埋め込みヘテロ接合素子にレーザーを照射し、光起電流を調べた。光照射には波長808nmと940nmの2種類のレーザーを用い、光起電流は室温で測定した。その結果、波長808nmと940nmのレーザーが同時に照射された時だけ、約460nAの面内光電流が2次元電子チャネルに引き起こされる、すなわち、光AND演算動作を行うことがわかった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Temperature dependence of Schottky photocurrent for local gate edge illumination in n-AlGaAs/GaAs/AlGaAs double-heterojunction field-effect transistor2019

    • 著者名/発表者名
      Kawazu Takuya、Noda Takeshi、Sakuma Yoshiki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 ページ: SIIB05~SIIB05

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab0c76

    • 査読あり
  • [学会発表] Enhancement of Infrared Photo-responses of the Schottky Gate Region of an n-AlGaAs/GaAs Heterojunction FET by a Second Light Illumination2019

    • 著者名/発表者名
      Kawazu Takuya、Noda Takeshi、Sakuma Yoshiki
    • 学会等名
      The 46th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2019)
    • 国際学会
  • [備考] NIMSの研究者情報データベース「SAMURAI」

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/

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公開日: 2021-01-27  

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