マルチ軸機械歪を印加した超高歪ウルトラ薄膜化ゲルマニウムによる室温電流注入光利得

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２年度では、Caサーファクタント・インターカラントエピタキシーによる超薄膜Geの形成を行った。Ge(111)上へのCa,Ge同時蒸着の後、低温でのHCl浸漬によってGeHに変換し、ゲルマナン(GeH)薄膜を形成した。６回対称のGeH(002)ピークからヘテロエピを検証した。その過程で多層GeHを得たが、共同研究先の協力を得て電荷輸送特性評価を行ったところ2x10^5cm^2/Vmと極めて大きなホール移動度が得られた。15KでGeHでは初めてのシュブニコフドハース振動が観測された。Hall効果からは2x10^11cm-2程度の単一正孔バンドの伝導、密度汎関数によるバンド計算からはバルクの軽い正孔の２倍程度の第一価電子バンドの面内有効質量が示唆され、実験結果と整合的であった。一方、初年度に共同研究先の協力を得て作製した直接接合によるnmオーダーの超薄Geのより系統的な光学評価を試みた。アモルファスAl203障壁の単結晶Ge量子井戸の直接端光学遷移を追跡し、量子サイズ効果の定量的評価を行った。電子ラマン散乱から見積もった障壁高が理論予測(4eV)を大幅に(2eV)下回り、かつデータ再現にGeのバンド端の上方シフトが必要だったことから酸化膜Ge界面およびビルトイン歪の影響が示唆される。一方、pn接合によらないインパクトイオン化を用いた電流注入室温発光をGe量子井戸で検証し、間接端の再構成を評価するための赤外分光系が必要なことがわかった。これらの結果を踏まえ、受動的な電流注入を積極利用する着想を得た。他方、昨年度からの強結合系の励起子ポラリトンを取り込む戦略にそってショートカットの強化を図った。誘多反射器へのGe貼り合わせ、固相成長Geを検討し、さらに歪制御する方法を検討した。さらにラマン分光の装置系の整備を行い、量子閉じ込めによるゾーン折返し音響フォノンが観測できる準備が整った。