研究課題
InAs/InP量子ドットに対し、その濡れ層における局在状態を詳細に調べ、バリア層組成揺らぎとの相関について議論した。試料はダブルキャップ法を適用したInAs/InP量子ドット(QD)(InAs供給量2.4ML)および量子井戸(QW)(InAs供給量2.0ML)を用いた。2.4MLはほぼ臨界膜厚に相当する。両試料でほぼ同一のスペクトル形状をもつp3のPL帯(3。0ML層からの発光)に着目し、NSOMによる波長・空間分解測定をおこなった。それぞれの試料に対し、局所PLスペクトルとPLマップ(空間分解能は約150nm)を測定したところ、QWでは複数の発光起源が空間的に密集しており、InAs/InP界面には細かな層厚揺らぎが存在していることが確認できた。一方、QD試料の濡れ層ではQDとの位置関係によって異なった発光特性を示した。QDから離れた領域では、発光起源の密度が高く、QWとほぼ同様な界面構造であることが予想される。しかし、QD近傍では発光起源の密度が低く、孤立した鋭いPLラインが観測された。これは界面構造がQWと比べよりスムースになったことを示している。これらを定量的に理解するために、ポテンシャル構造をモデル化し、FDTD法を用いて、局在電子・正孔の波動関数を計算した。さらに両試料のp3帯の発光に対し、マクロPLスペクトルの温度依存性を測定し、活性化エネルギーの見積もりを行った。その結果、QWではキャリアをInPバリアへ熱励起するのに必要なエネルギーが得られたのに対し、QD試料の濡れ層ではキャリアの試料横方向(成長方向に垂直な方向)の閉じ込めの深さに相当するエネルギーが得られた。これは濡れ層ではキャリアを横方向に熱励起できれば、QDまでキャリアが逃げるパスが形成されていること、すなわち平坦な界面が形成されていることを示しており、NSOMによる測定結果を裏付ける結果となった。
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Japanese Journal of Applied Physics
巻: VOL.49 ページ: 041201/1-4
Plasma and Fusion Research
巻: VOL.5 ページ: S2110/1-4
