| 研究概要 |
マルチプローブ近接場光学顕微鏡のプロトタイプとして,2本のプローブを用いて,一方のプローブで試料を光励起し,もう一方のプローブでその周囲を走査し,発光を集光するデュアルプローブ近接場光学顕微鏡(DSNOM)を開発してきた.この方法では,検出プローブの開口直下のキャリアの発光(I_D)が検出できるため,開口外へ拡散した全てのキャリアの発光(I_<out>)を各局所領域の発光の総和,I_<out>=ΣI_Dと表すことができる.その結果,これまで空間平均になっていたIモードの発光(I_I)を,I_I=I_<I-C>+I_<out>=I_<I-C>+ΣI_Dと,さらに分解して表すことができる.したがって,プローブを通して局所的に励起されたキャリアが,周囲のポテンシャル分布の影響を受けて拡散していく過程を観測することができる.本年度は,緑色発光InGaN SQWのキャリア拡散過程の可視化に成功した.I-Cモードで発光強度が強い領域でキャリアの長距離拡散を観測し,また,その様な領域は,ポテンシャルバリヤによって囲まれていた.この結果から,ポテンシャル揺らぎは,キャリアの局在,アンチローカライズと作用するだけでなく,非発光中心へのキャリア拡散を効果的に抑制していることが判明した.さらに,強光励起時にキャリアオーバーフローによってこの抑制効果が働かなくなることも明らかにされ,発光ダイオードの高電流動作時の効率低下(Droop現象)機構の解明に大きなヒントを与えている.このように,我々の開発したDSNOM技術は,局所領域のポテンシャルプロファイルと,キャリアの拡散および再結合過程の関係を詳細に調べることができるため,フォトニクス材料,とくに量子ドットなどの不均一系材料でも有用な評価手法になると考えている.
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