高温・砒素雰囲気下における配列制御型ナノ構造の作製

○研究目的MBE成長中にその場STM観察が可能であるSTMBE装置を用いた高温・砒素雰囲気下での量子ドットの作製に関して、基板表面構造の違いによるInAsの成長量の変化観察と作製したドット構造の形状を維持することのできる条件の探索を目的とした研究を行った。○研究方法本研究では、STMBE装置を利用してGaAs(001)基板上にInAsを量子ドットが自己形成する直前の1.5MLまで成長させた後、基板温度300℃・砒素雰囲気下においてSTM装置の探針からの電圧印加によって任意の位置ヘホール構造の形成を行い、In原子の供給を再開して表面形状変化のその場STM観察を行った。○研究成果実験で得られたSTM観察像からホール構造内部とその周囲それぞれのInAs成長量を計算すると、ホール内部の成長量が周囲の成長量に比べて約23～217倍大きいことが分かった。また、In原子供給によってホール内部に優先的にドット構造が形成され、その後に基板全体にS-K成長での量子ドットが形成されることを確認した、これらの結果は、基板表面上に供給されたIn原子がホール内部に強力に集められていることを示唆している。また、ホール内に形成されたドット構造はその後の観察でも崩壊しておらず、基板温度300℃の条件では作製したドットの形状を維持することができることを確認した。本研究で分かったホール内部とその周囲の成長量の差を利用することにより、高温・砒素雰囲気下において通常のS-K量子ドット発生前に任意の位置に単一の量子ドットを作製することが期待される、さらに、通常の成長法では難しい量子ドットへのドーパント注入が期待できる。

○研究目的MBE成長中にその場STM観察が可能であるSTMBE装置を用いた高温・砒素雰囲気下での量子ドットの作製に関して、基板表面構造の違いによるInAsの成長量の変化観察と作製したドット構造の形状を維持することのできる条件の探索を目的とした研究を行った。○研究方法本研究では、STMBE装置を利用してGaAs(001)基板上にInAsを量子ドットが自己形成する直前の1.5MLまで成長させた後、基板温度300℃・砒素雰囲気下においてSTM装置の探針からの電圧印加によって任意の位置ヘホール構造の形成を行い、In原子の供給を再開して表面形状変化のその場STM観察を行った。○研究成果実験で得られたSTM観察像からホール構造内部とその周囲それぞれのInAs成長量を計算すると、ホール内部の成長量が周囲の成長量に比べて約23～217倍大きいことが分かった。また、In原子供給によってホール内部に優先的にドット構造が形成され、その後に基板全体にS-K成長での量子ドットが形成されることを確認した、これらの結果は、基板表面上に供給されたIn原子がホール内部に強力に集められていることを示唆している。また、ホール内に形成されたドット構造はその後の観察でも崩壊しておらず、基板温度300℃の条件では作製したドットの形状を維持することができることを確認した。本研究で分かったホール内部とその周囲の成長量の差を利用することにより、高温・砒素雰囲気下において通常のS-K量子ドット発生前に任意の位置に単一の量子ドットを作製することが期待される、さらに、通常の成長法では難しい量子ドットへのドーパント注入が期待できる。