Characterization and control of defects in low-temperature-grown Bi-based compound semiconductors for novel terahertz wave emitters and detectors

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令和4年度は、研究計画に沿って研究を遂行し、以下の成果が得られた。(1)今年度、新たに250℃でInGaAsBiを得て、そのX線回折測定とラザフォード後方散乱法(RBS)による測定から、低温成長GaAsBiと比較して成長時の同一のV/III比ではBi組成が低くなる傾向を明らかにした。光通信帯光源が利用可能な光伝導アンテナの作製に向け、禁制帯幅を光通信帯域とした低温成長InGaAsBiを得るため、低温成長InGaAsBiのInとBi両原子の組成制御を可能とするMBE成長条件を見出す必要があることを示す結果となった（富永）。(2) 前年度に引き続き、低温MBE成長GaAsBi結晶層（成長温度250℃）及び非晶質層（成長温度180℃）を熱処理したものを透過電子顕微鏡法（TEM）により解析した結果、新たに以下のことを明らかにした。まずGaAsBi結晶層では、600℃熱処理により上層部および下層部でそれぞれ、V字状および逆V字状のBi析出物が形成される。また、GaAsBi非晶質層では、熱処理温度が600℃以上で全層単結晶化する一方、BiおよびBi-richなGaAsBi析出物が、薄膜/基板界面近傍にのみ形成される傾向にある（O. Ueda et al., J. Cryst. Growth 601, 126945 (2023)）（上田、池永、富永）。(3)低温MBE成長GaAsBiに対してフォトコンダクティビィティー(PC)測定を行った。昨年度報告したフォトレスポンス(PR)スペクトルの場合と同様に、ロックイン検出で位相差が発生し、基礎吸収と欠陥に起因するスペクトルの裾野を分離して評価することに成功した。PR特性を中心とした結果をADMETA Plus 2022にて発表し、ポスターアワードを受賞した（塩島、富永）。