2002 Fiscal Year Annual Research Report
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14350170
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
堀越 佳治 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60287985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野満 恒二 早稲田大学, 理工学部, 助手 (30350466)
宗田 孝之 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90171371)
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| Keywords | 量子ドット / MBE / 収束イオン注入 / ナノデバイス / AIGaAs / GaAsヘテロ構造 |
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| Research Abstract |
【研究概要】
GaAsに、濃度、位置ともに極めて高い精度で制御できる収束イオン注入技術を用いてInを注入し、熱処理したところ、注入領域に微小な結晶が再成長することを発見した。このことから、イオン注入によってドット列を自由に形成することが可能であり、応用性の高い半導体量子ドット形成技術に発展できるものと期待できる。
【実験概要】
固体ソースMBE法を用いてGaAs(111)A基板上に膜厚500nmのInAsを成長させた。このInAs層をエッチングによリ100μm幅のラインアンドスペース状に除去し、InAs表面とGaAs表面が交互に現れる構造にした。イオン注入はInをビーム径100nm、加速電圧30kVとし、InAs/GaAsストライプを直角によぎるように、直線状及び10μm間隔のドット状に行った。熱処理は基板のAsの脱離を防止するためInAs基板を密着させ、600℃で1分間行った。
Inイオンを注入したあと、熱処理したGaAs表面に、注入線に沿って結晶方位のそろったピラミッド状の微結晶が出現した。この微結晶のサイズは、高さが約300nmであった。この高さはGaAs表面からは200nmほど高くなっており、微結晶の周囲では一定領域にわたってGaAsの厚さが減少している。このことから、熱処理時にイオン注入領域に周囲の原子が移動し、微結晶が再成長していることがわかる。
これに対し、InAs領域にInを注入した場合には、熱処理温度やドーズ量を変化させても、微結晶は出現しなかった。このことから、微結晶形成の原因の一つとして、GaAs中にInを注入したことによる局所的な歪みが考えられる。
今後、AlGaAs/GaAsヘテロ構造のGaAs層の厚さを変化させることにより、周囲からの原子の移動を制限し、微結晶のサイズを制御することを検討する。
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[Publications] M.Fujita, N.Kawamoto, T.Tatsumi, K.Yamagishi, Y.Horikoshi: "Molecular Beam Epitaxial Growth of Zn0 on Si Substrate by Using Ozone as an Oxygen Source"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 67-70 (2002)
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[Publications] K.Onomitsu, A.Kawaharazuka, T.Okabe, T.Makimoto, Y.Horikoshi: "Field Effect of Photoluminescence from Excitons Bound to Nitrogen Atom Pairs in GaAs"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 5503-5506 (2002)
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[Publications] K.Onomitsu, A.Kawaharazuka, T.Okabe, T.Makimoto, Y.Horikoshi: "Modulation of PL recombination processes in N doped GaAs/AlO.33GaO.67As SQW by electric field"Inst. Phys. Conf. Ser.. 170chap.6. 407-411 (2002)
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[Publications] H.Miyoshi, R.Suzuki, H.Amano, Y.Horikoshi: "Sb surface segregation effect on the phase separation of MBE grown in AsSb"Journal of Crystal Growth. 237-239. 1519-1524 (2002)
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[Publications] H.Hasegawa, D.Okada, Y.horikoshi: "Growth of GaAs/InAs antidote structure by Solid-source MBE"Jpn. J. Appl. phys.. 41. 2205-2207 (2002)
