2002 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
14655112
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
本久 順一 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教授 (60212263)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須田 善行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70301942)
葛西 誠也 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30312383)
|
|---|
| Keywords | 人工格子 / 人工結晶 / Kaome格子 / ナノ構造周期配列構造 / 有機金属気相成長 / 選択成長 / 横方向成長 |
|---|
| Research Abstract |
平成14年度は、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法によりKagome格子を作製する手法を確立するため、以下のような実験を行った。
まず、GaAs(111)Bに対してSiO_2膜を堆積した後、6角形あるいは3角形のマスクを周期的に配列させた、Kagome格子形成のための選択成長用のマスクパターンを電子線リソグラフィおよびウェットエッチングにより形成した。そして、窓明け部分へMOVPE法により選択成長を行った。
その結果として、まず、格子の周期が4〜2μmのマスクパターンの場合、高温・低アルシン(AsH_3)分圧の条件下で、垂直{110}ファセット・およびそれらによって囲まれたGaAs細線の交差構造である、Kagome格子が、マスクパターンを踏襲して形成可能であることが示された。また、量子井戸構造を成長し、そのフォトルミネセンスを測定した結果、光学的にも良好な結晶が形成されていることが明らかとなった。
一方、サイズを縮小化した場合、側壁の横方向成長が大きな問題となることが明らかとなった。すなわち、Ga原子が側面である{110}面や、それが邂逅した6角形のコーナー部に付着し、結果的に、3角形あるいは6角形の空孔部の形状が変化し、さらには、完全に空孔が埋まって平坦化されてしまうことが問題となることがわかった。このような横方向成長は、特に、{111}B面ファセットの現れやすい<2^^-11>B方向のコーナーで顕著に現れること、そしてそれはアルシン供給量、すなわち表面におけるAs原子の被覆率に依存することが明らかとなった。
そこで、原料ガスである、アルシンとトリメチルガリウム(TMGa)とを交互に供給する流量変調エピタキシー法を利用し、表面の実効的なAs被覆率を減少させることにより、横方向成長の抑制を試みた。その結果、ガスの供給量・供給後のパージ時間を最適化することにより、1μm周期のKagome格子の作製に成功した。
|
-
[Publications] Junichi Motohisa: "Fabrication and low-temperature transport properties of selectively grown dual-gated single-electron transistors"Applied Physics Letters. 80・15. 2797-2799 (2002)
-
[Publications] Junichiro Takeda: "Formation of Al_xGa_<1-x>As periodic array of micro hexagonal pillars and air holes by selective area MOVPE"Applied Surface Science. 190・1-4. 236-241 (2002)
-
[Publications] Junichi Motohisa: "Formation of nanoscale heterointerfaces by selective area metalorganic vapor-phase epitaxy and their applications"Applied Surface Science. 190・1-4. 184-190 (2002)
-
[Publications] Junichi Takeda: "Optimization of Gas-flow Sequence during Selective Area MOVPE Growth of Hexagonal Air-hole Arrays on GaAs(111)B for Photonic Crystal Application"Abstracts of the 11th International Conference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy. 227 (2002)
-
[Publications] Junichi Takeda: "Selective Area MOVPE Growth of InGaAs Hexagonal Nano-pillar Array on InP(111)B Masked Substrates"Extended Abstracts of the 21st Electronic Materials Symposium. 137-138 (2002)
-
[Publications] Premila Mohan: "Fabrication of Semiconductor Kagome Lattice Structure by Selective Area Metalorganic Vapor Phase Epitaxy"Applied Physics Letters. (to be published). (2003)
