研究課題
基盤研究(C)
本研究では、量子ドットの発光特性を利用した表面直下ナノスケール領域における歪分布の実験解析手法を確立することを目的とした。ナノスケール領域の圧子押し込み状態における歪の変化に対する発光状態の変化の測定空間分解能を調べるために、量子ドットを含む半導体の超微小圧子押し込み試験を行った。材料は、量子ドットの形成可能性と、半導体デバイスへの適用性を考慮して、GaAs, InGaAs単結晶を用いた。試験片表面は鏡面研磨した後、化学研磨を施した。量子ドットは表面直下50nmに底面長約20nm、高さ約8nmのピラミッド形状で形成した。圧子押し込み荷重の高精度測定を行い、圧子押し込み荷重と変位を測定し、生じた歪を評価した。押し込み試験は、近接場光トンネル顕微鏡を用いて極低温、高真空中で実施した。圧子押し込み位置を直交2方向に変化させ、測定歪分解能に及ぼす位置同定法の諸パラメータの影響を明らかにした。平面圧子による押し込み状態における歪を解析し、半導体のエネルギーバンドを、周期境界条件に基づき、摂動法により解析した。格子間距離の変化によるエネルギの変化を予測する解析手法を検討した。圧子位置の変化による発光波長の変化を測定するとともに、モデル計算結果と比較することにより、量子ドットの位置を評価する方法を開発した。基本的歪状態におけるエネルギーバンドの変化に関する理論に基づき、量子ドットの発光特性分布(波長変化と発光強度変化)からエネルギーバンドの変化を通して、歪分布を定量的に評価する解析手法を確立した。
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