2015 Fiscal Year Annual Research Report
希釈ビスマス半導体を用いた光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ波発生検出素子の開発
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26820114
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
富永 依里子 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (40634936)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 低温成長GaAs系半導体 / 分子線エピタキシャル成長 / X線回折法 / 透過型電子顕微鏡 / ラザフォード後方散乱法 / テラヘルツ電磁波 / 光伝導アンテナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は、低温成長希釈ビスマス(Bi)半導体を用いた、光通信帯光源が利用可能なテラヘルツ(THz)波発生検出用光伝導アンテナ(PCA)を実現することである。当該年度は、低温成長希釈Bi半導体の分子線エピタキシャル(MBE)成長条件の最適化に当たり、従来PCA用の候補材料として比較的よく取り組まれてきた低温成長InGaAsの結晶状態をまず明らかにした。III-III-V族GaAs系半導体である低温成長InGaAsとIII-V-V族GaAs系半導体の低温成長希釈Bi半導体の結晶状態の成長条件依存性から、今後の低温成長希釈Bi半導体の最適成長条件の指針を得た。
X線回折(XRD)法、透過電子顕微鏡(TEM)観察およびラザフォード後方散乱法(RBS)を用いて明らかにしたInP基板上の低温成長InGaAsの結晶状態の成長温度依存性は、220℃で成長したものが単結晶的、200℃で成長したものが多結晶的、180℃および130℃で成長したものがアモルファスという結果であった。また、この180℃以下で堆積した低温成長InGaAsに対し400℃以上で熱処理を行うと、InGaAs層がInP基板上で結晶化することが明らかになった。
従来の低温成長InGaAsからなるPCAが180℃以下で堆積したものであることが多いことから、熱処理によるアモルファス状態からの結晶化が、GaAs系混晶半導体で構成されたPCAのTHz波発生検出の鍵となる可能性がある。今後、この知見を基に、低温成長Bi系半導体の最適成長条件の探索においては、特に成長温度を180℃以下の低温領域にする等して従来とは異なったアプローチをする必要性が明らかになった。
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