2003 Fiscal Year Annual Research Report
エピタキシャル成長におけるナノ構造自己形成機構の解明と制御
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14550302
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
小柴 俊 香川大学, 工学部, 教授 (80314904)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中西 俊介 香川大学, 工学部, 教授 (30155767)
伊藤 寛 香川大学, 工学部, 教授 (60112249)
榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226)
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| Keywords | 分子線エピタキシー / ナノ構造 / 自己形成機構 / 微傾斜基板 / 偏光特性 / デジタルアロイ / 超格子 / リッジ構造 |
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| Research Abstract |
エピタキシャル成長におけるナノ構造自己形成機構の解明と制御の研究を行い以下の知見を得た。
1.段差基板上に自己形成されるリッジ量子細線の光学的性質について有限要素法計算をおこない検討を加えた結果、量子細線の偏光特性は細線内の正孔の波動関数分布に大きく依存し、その結果リッジ細線の偏光は垂直の成分をもつ事、また実際の細線では揺らぎによる非対称性が存在しておりこの場合偏光方向は左右どちらかに傾いた斜め方向になることが明らかとなった。
2.(111)B微傾斜基板上のGaAs成長で生じるステップバンチングの発生と消滅の自己形成機構について検討を加えた。GaAsを成長しステップバンチングを発生した後、InGaAs積層したサンプルを作製し、界面構造を走査型断面透過電子顕微鏡(STEM)により観察した。その結果、InGaAsとGaAs表面に形成されるステップバンチングがGaAs/AlAs超格子成長によって凹部の成長が促進され急速に平坦化し消滅する事が明らかとなった。またInGaAs層で観察されたバンチングの振幅は5nmであり、GaAsの振幅よりも大きくまたバンチング周期も異なっていることが明らかとなった。その理由としてIn原子のGaAs層へ侵入もしくは表面偏析が関係しているものと推測している。
3.ナノ構造の組成制御を目的として混晶を短周期超格子に置き換えるデジタルアロイの周期効果を検討した。Al組成0.3の混晶に相当するGaAs/AlAs超格子を作製しx線回折とフォトルミネッセンス測定により評価した。とくに周期2.5原子層のものはAlAs層の厚みが1分子層に満たないのにも係わらず明瞭な超格子反射が観測され、AlとGa原子の混晶化が極めて少ないことが明らかとなった。また周期が5原子層より小さい領域では発光エネルギーとピーク半値幅に特異な性質が現れ、クローニッヒ・ペニーモデルとの比較の結果、超格子を周期長により多重量子井戸的領域とデジタルアロイ的領域に分けられることが判明した。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] 渡辺 紳一, 吉田 正裕, 小柴 俊, 秋山 英文: "Polarization dependence of the optical interband transition defined by the spatial-variation of the valence p-orbital Bloch functions in quantum wires"Japan Journal of Applied Physics. Part 1,第41号. 5924-5936 (2002)
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[Publications] 渡辺 紳一, 小柴 俊, 吉田 正裕, 馬場 基芳, 榊 裕之, 秋山 英文: "Vertically polarized lasing and photoluminescence in a ridge quantum-wire laser"Physical REVIEW B. 第68号. 193304-1-193304-4 (2003)
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[Publications] 渡辺 紳一, 小柴 俊, 吉田 正裕, 榊 裕之, 馬場 基芳, 秋山英文: "Vertically polarized lasing and photoluminescence in crescent-shaped quantum wires"Proc. of 26th Int.Conf. On Phys. Of Semiconductors. D150. 1-8 (2003)
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[Publications] T.Noda, Y.Nagamune, Y.Nakamura, H.Sakaki: "Electron transport and optical properties of InGaAs quantum wells with quasi-perildic (Λ〜30nm) interface corrugation grown on vicinal (111)B GaAs"Physica E. 13. 333-336 (2002)
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[Publications] T.Noda, H.Sakaki: "Magneto-transport properties of electrons in quantum wells with quasi-periodic interface corrugation"Inst.Phys.Conf.Ser.. 170. 351-355 (2002)
