2002 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物半導体におけるサブバンド間遷移の物理とデバイス応用
Project/Area Number |
01J83601
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
星野 勝之 東京大学, 生産技術研究所, 特別研究員(PD)
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Keywords | 窒化物半導体 / サブバンド間遷移 / 量子井戸 / 量子効果 / 量子ナノ構造 / ナノエレクトロニクス / 量子ドット |
Research Abstract |
サブバンド間遷移波長が1.55μmとなるGaN/AlGaN量子井戸構造の最適設計のために、試料の内部電界強度を精密に評価した。具体的には、窒化ガリウム系特有の強い圧電効果及び自発分極効果に起因した基底準位から第3サブバンドへのサブバンド間遷移の吸収スペクトルおよびフォトルミネッセンススペクトルを測定し、理論計算との比較を行った。この研究報告において、第12回応用物理学会講演奨励賞を受賞した。 次に、導電性があり熱伝導率の高いシリコンカーバイド(SiC)基板上への直接成長を試みた。その結果、成長条件を最適化することによりサファイア基板上では困難であった高品質な高Al組成AlGaNおよびAlNエピ膜を作製することが出来た。これにより、高品質なGaN/AlGaN量子井戸構造の作製が可能となった。またサファイア基板上への成長で通常用いられる低温バッファ層を介した二段階成長ではなく、導電性SiC基板上に直接成長できたことはデバイス応用を考えた場合に非常に重要であると考えられる。 続いて、量子井戸構造よりも高効率なデバイス作製が可能と予想される量子ドット構造でのサブバンド間遷移を目指し、減圧有機金属気相成長法を用いてSiC基板上への量子ドット構造の作製を行った。その結果、AlNバッファ上にStranski-Krastanow成長モードでGaN量子ドットを作製することに成功した。更に、成長中断による熱処理を行うことで量子ドットの密度をコントロールすることが出来た。これらの知見をもとに、量子ドットの積層化を行い10周期まで積層化することに成功した。そのフォトルミネッセンス評価から、周期数の増加に伴い発光強度が増加することが分かった。これは、量子ドットが貫通転移等の影響を受けずに作製できていることを意味している。これらの結果から、積層化量子ドット構造を用いることで高効率なサブバンド間遷移デバイスを実現できることを示すことが出来た。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] K.Hoshino: "Observation of intersubband transition from the first to the third subband (e1-e3) in GaN/AlGaN quantum wells"physica status solidi (a). 192. 27-32 (2002)
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[Publications] K.Hoshino: "Observation of normally forbidden transition from the first to the third conduction subband in GaN/AlGaN quantum wells"Abstracts of the 26th International Conference on the Physics of Semiconductors. Part I. 97 (2002)
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[Publications] K.Hoshino: "Effect of thermal treatment on structure of GaN self-assembled quantum dots grown by MOCVD"Abstracts of the 2nd International Conference on Semiconductor Quantum Dots. 97 (2002)
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[Publications] K.Hoshino: "Stranski-Krastanow growth of stacked GaN quantum dots with intense photoluminescence"Abstracts of the 5th International Conference on Nitride Semiconductors. (発表予定). (2003)