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2013 年度 研究成果報告書

第II種量子ドット入り三角障壁構造による電子伝導の制御と光検出器応用

研究課題

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研究課題/領域番号 23360164
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関豊田工業大学

研究代表者

榊 裕之  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90013226)

研究分担者 大森 雅登  豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 嘱託研究員 (70454444)
VITUSHINSKIY Pavel  豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 研究補助者 (30545330)
秋山 芳広  豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 研究補助者 (60469773)
連携研究者 野田 武司  独立行政法人物質・材料研究機構, 環境・エネルギー材料部門 太陽光発電材料ユニット 超高効率太陽電池グループ, グループリーダー (90251462)
川津 琢也  独立行政法人物質・材料研究機構, 先端的共通技術部門 先端フォトニクス材料ユニット 量子ナノ構造グループ, 主任研究員 (00444076)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード光検出器 / 三角障壁 / 量子ドット / 量子ロッド / 分子線エピタキシー / 単一光子検出
研究概要

高純度GaAs膜の中央に負に帯電したアクセプタを面状に配し、膜の上下にn型電極を設けると三角型障壁を持つ素子ができる。この素子の上部電極に正の電圧を加えると、障壁が下がり、電子が流れる。また、光を照射すれば、光で作られた正孔が三角障壁に蓄積し、障壁を下げるため、より低い電圧で電流が流れ、光検出器として働く。
本研究では、障壁内にGaSb量子ドットを埋め込んだ素子を分子線エピタキシー法で作り、光で生じた正孔がドットに捕縛されて障壁を局所的に下げるため、光検出感度が格段に高まることを示した。また、電極間にInGaAs系ナノ細線を埋め込んだ素子では、感度がさらに高まることも見出した。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] GaAs/AlGaAs quantum wells with indirect-gap AlGaAs barriers for solar cell applications2014

    • 著者名/発表者名
      T. Noda, L. M. Otto, M. Elborg, M. Jo, T. Mano, T. Kawazu, L. Han, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 104 ページ: 122102-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4869148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Triangular-barrier quantum rod photodiodes : Their fabrication and detector characteristics2014

    • 著者名/発表者名
      M. Ohmori, Y. Kobayashi, P. Vitushinskiy, S. Nakamura, T. Kojima, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 104, 8 ページ: 081120-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4867242

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of GaSb quantum dots on GaAs (311)A2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 378 ページ: 475-479

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.11.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of InAs nanoscale rings by droplet epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      T. Noda, M. Jo, T. Mano, T. Kawazu, H. Sakaki
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 378 ページ: 529-531

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.11.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impacts of ambipolar carrier escape on current-voltage characteristics in a type-I quantum-well solar cell2013

    • 著者名/発表者名
      M. Jo, Y. Ding, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, K. Sakoda, L. Han, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 103, 6 ページ: 061118-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4818510

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-induced current in n-AlGaAs/ GaAs heterojunction channels driven by local illumination at the edge regions of Hall bar2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 102, 25 ページ: 252104-1-5

    • DOI

      10.1063/1.4812293

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of InAs/AlGaAs/GaAs nanowire structures by self-organized rod growth on InAs quantum dots and their transport properties2013

    • 著者名/発表者名
      M. Ohmori, P. Vitushinskiy, T. Kojima, H. Sakaki, Appl. Phys
    • 雑誌名

      Express

      巻: 6, 4 ページ: 045003-1-3

    • DOI

      10.7567/APEX.6.045003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Sb/As interdiffusion on optical anisotropy of GaSb quantum dots in GaAs grown by droplet epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 51, 11 ページ: 115201-1-4

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.115201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-voltage characteristics of GaAs/AlGaAs coupled multiple quantum well solar cells2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ding, T. Noda, T. Mano, M. Jo, T. Kawazu, L. Han, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Jpn.J. Appl. Phys

      巻: 51, 10 ページ: 10ND08-1-3

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.10ND08

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous capacitance-voltage characteristics of GaAs/AlGaAs multiple quantum well solar cells2012

    • 著者名/発表者名
      T. Noda, T. Mano, M. Jo, Y. Ding, T. Kawazu, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 51, 10 ページ: 10ND07-1-3

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.10ND07

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembly of InAs ring complexes on InP substrates by droplet epitaxy2012

    • 著者名/発表者名
      T. Noda, T. Mano, M. Jo, T. Kawazu, H. Sakaki
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys

      巻: 112, 6 ページ: 063510-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4752255

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical anisotropy of GaSb type-II nanorods on vicinal (111)B GaAs2011

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, Y. Akiyama, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 99 ページ: 231901-1-3

    • DOI

      10.1063/1.3665394

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic scattering of elongated GaSb/GaAs quantum dots embedded near two-dimensional electron gas2011

    • 著者名/発表者名
      G. Li, C. Jiang, H. Sakaki
    • 雑誌名

      J. Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 11, 12 ページ: 10792-10795

    • DOI

      10.1166/jnn.2011.3980

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembled growth of GaSb type- II nanorods aligned along quasiperiodic multiatomic steps on vicinal (111)B GaAs2011

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, Y. Akiyama, H. Sakaki
    • 雑誌名

      J. Cryst. Growth

      巻: 335, 1 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2011.09.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of interface grading on electronic states and optical transitions in GaSb type-II quantum dots in GaAs2011

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, H. Sakaki
    • 雑誌名

      Japanese J. Appl. Phys

      巻: 50 ページ: 04DJ06-1-4

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.04DJ06

    • 査読あり
  • [学会発表] Recent progress in self-organized growth of quantum dot and wire structures and their advanced device applications2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaki
    • 学会等名
      Trends in Nanotechnology International Conference (TNT Japan)
    • 発表場所
      Tokyo Big Sight , Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-01-29
  • [学会発表] Growth of GaSb quantum dots on GaAs (111)A2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 学会等名
      12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy(ACSIN-12 & ICSPM21)
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2013-11-07
  • [学会発表] Epitaxy and advanced device applications of quantum dots and related nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaki
    • 学会等名
      4th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures (SemiconNano 2013)
    • 発表場所
      Lake Arrowhead, California, USA
    • 年月日
      2013-09-30
  • [学会発表] InAs/AlGaAs 量子ロッド構造の電流電圧特性2013

    • 著者名/発表者名
      小嶋友也, 大森雅登, Pavel Vitushinskiy, 榊 裕之
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      2013-09-18
  • [学会発表] 量子ドット構造を用いた三角障壁フォトダイオードの光検出特性2013

    • 著者名/発表者名
      中村 翔, 大森雅登, Pavel Vitushinskiy, 榊 裕之
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      2013-09-16
  • [学会発表] Post-growth anealing of GaSb quantum dots in GaAs formed by droplet epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Compound Semiconductors
    • 発表場所
      Kobe Convention Center, Kobe, Japan
    • 年月日
      2013-05-20
  • [学会発表] Fabrication of InAs nanoscale rings by droplet epitaxy and their optical properties2012

    • 著者名/発表者名
      T. Noda, M. Jo, T. Mano, T. Kawazu, H. Sakaki
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2012-09-25
  • [学会発表] Growth of GaSb quantum dots on GaAs (311)A2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kawazu, T. Noda, T. Mano, Y. Sakuma, H. Sakaki
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2012-09-25
  • [学会発表] Molecular beam epitaxy of quantum dots and wires and their advanced device applications2012

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaki
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2012)
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2012-09-24
  • [学会発表] GaAs(311)A 基板上のGaSb ドットの成長2012

    • 著者名/発表者名
      川津琢也, 野田武司, 間野高明, 佐久間芳樹, 榊 裕之
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 年月日
      2012-09-12
  • [学会発表] GaSb/GaAs 量子ドットを埋め込んだp 型FET による光検出の可能性2012

    • 著者名/発表者名
      片岡政人, 大森雅登, 榊 裕之
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 年月日
      2012-09-11
  • [学会発表] 微傾斜GaAs(111)B 基板上のGaSb タイプII ナノロッドの自己形成2012

    • 著者名/発表者名
      川津琢也, 秋山芳広, 野田武司, 間野高明, 佐久間芳樹, 榊 裕之
    • 学会等名
      2012年春季 第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] 液滴エピタキシーで形成したInAs リングの光学特性2012

    • 著者名/発表者名
      野田武司, 間野高明, 定 昌史, 川津琢也, 丁 毅, 榊 裕之
    • 学会等名
      2012年春季 第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] InAs/AlGaAs コラム状量子ドットを用いたナノ細線の形成と評価2012

    • 著者名/発表者名
      大森雅登, Pavel Vitushinskiy, 榊 裕之
    • 学会等名
      012年春季 第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] Structural and transport properties of InAs/AlGaAs columnar quantum dots2012

    • 著者名/発表者名
      M. Ohmori, P. Vitushinskiy, H. Sakaki
    • 学会等名
      17th International Winterschool Mauterndorf 2012
    • 発表場所
      Mauterndorf, Austria
    • 年月日
      2012-02-14
  • [学会発表] ナノ細線フォトトランジスタの形成と光検出特性の評価2011

    • 著者名/発表者名
      小林由幸, 大森雅登, Pavel Vitushinskiy, 榊 裕之
    • 学会等名
      2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] 液滴エピタキシー法によるGaSb/GaAs 量子ドットの後熱処理効果2011

    • 著者名/発表者名
      川津琢也, 野田武司, 間野高明, 佐久間芳樹, 榊 裕之
    • 学会等名
      2011年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] Photoconductive properties of triangular barrier diodes with embedded type II GaSb quantum dots2011

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaki
    • 学会等名
      The 10th Japan-Sweden QNANO Workshop
    • 発表場所
      Visby, Sweden
    • 年月日
      2011-06-14

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公開日: 2015-06-25  

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