希薄磁性半導体の低次元微細構造の作製と巨大磁気光学効果の研究

稀磁半导体低维微结构制备及巨磁光效应研究

• 批准号: 09750005
• 负责人: 黒田 眞司
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750005/
• 关键词: 自己形成ドット; 希薄磁性半導体; Cd_<1-x>Mn_xTe; 励起子発光; 巨大Zeeman分裂; 閃亜鉛鉱型MnTe; CdTe; 内殻遷移発光; 0次元閉じ込め

本研究では、希薄磁性半導体Cd_<1-x>Mn_xTeのMBEによる自己形成ドットの成長ならびにその磁気光学特性の研究を目的としているが、今年度は、昨年度のZnTe上のCdTeドットの研究を発展させ、Mnを混入させた(cd,Mn)Te混晶のドットを作製し、その磁気光学効果の研究を行った。Cd_<1-x>Mn_xTeドットの作製はCdTeの場合の成長方法を基本的に踏襲した。すなわちGaAs(100)面上に成長させたZnTeの平坦な表面上に、基板温度300°Cで、cd+MnとTeの分子線を交互に照射するALEで成長させた。成長表面のAFMによる観察結果では、Mn濃度が小さい(【less than or equal】3%)範囲では、CdTeとほぼ同サイズ(直径〜20nm,高さ〜2nm)の円錐状のドットが高密度(〜10^<11>cm^<-2>)に形成されていたが、Mn濃度がさらに増加するとドットのサイズ・密度とも減少し、9%以上ではドットの形成は見られなかった。Cd_<1-x>Mn_xTeドット表面をZnTeキャップ層で覆った試料の低温(4.2K)でのPL測定を行ったところ、ドット中の励起子と思われる発光が見られたが、そのスペクトルは約20meVの間隔をおいた2つのピークからなる構造を示し、その励起光強度および温度依存性に特異な振る舞いが見られた。すなわち低エネルギー側のピークはその発光強度が励起光強度の増加に対して比較的早く飽和し、また測定温度が10K以上に上昇すると消失してしまう、という現象が見られた。また磁場中でのPL測定を行ったところ、低エネルギー側の発光ピークの方が巨大Zeeman分裂によるred shiftが小さく、また磁場の増加に伴い発光強度が大幅に増加するという結果が得られた。これらの2つの発光ピークの起源に対して、今のところ明確な描像を得るには至っていないが、ドット中の励起子とMn^<2+>スピン間の相互作用に起因する何らかの効果によるものと考えて検討を行っている。

This study <1-x>aims to investigate the magneto-optical properties of CdTe on ZnTe in the past two years, and to investigate the effects of Mn doping on the growth and magneto-optical properties of CdTe on ZnTe. Cd_<1-x>Mn_xTe substrate preparation is a fundamental step in CdTe growth. GaAs(100) plane growth on ZnTe flat surface, substrate temperature 300°C, cd+Mn Te molecular line interaction irradiation ALE growth. AFM observation of the growth surface shows that Mn concentration is small (less than or equal to 3%), CdTe and CdTe are the same (diameter ~ 20nm, height ~ 2 nm), cone-shaped particles are formed with high density (~ 10^<11>cm^<-2>), Mn concentration is increased, density is decreased, and more than 9% of particles are formed. The <1-x>PL measurement of Cd_ Mn_xTe surface ZnTe coating sample at low temperature (4.2K) was carried out at room temperature, and the excitation intensity in the coating was measured at about 20meV interval. The phenomenon of early saturation, increase in excitation intensity and disappearance of emission intensity at low temperature and above 10K is observed. In the magnetic field, the PL measurement is performed in the direction of the large Zeeman split, the red shift is performed in the direction of the small magnetic field, and the light intensity is performed in the direction of the large Zeeman split. The origin of the light emission is related to the present and the future, and the interaction between the light emission and Mn^&lt;2+&gt; is related to the present and future.

项目成果

S.Matsushita et al.: "Spatially resolved photoluminescence spectra of CdTe quantum dots" Proc.24th Intern.Conf.Phys.Semicond.,Jerusalem,1998. (in press).

S.Matsushita 等人：“CdTe 量子点的空间分辨光致发光光谱”Proc.24th Intern.Conf.Phys.Semicond.，耶路撒冷，1998 年。

S.Kuroda et al.: "Magneto-optical study of interface broadening of CdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe quantum wells" J.Cryst.Growth. 184/185. 971-975 (1998)

S.Kuroda 等人：“CdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe 量子阱界面展宽的磁光研究”J.Cryst.Growth。

S.Kuroda et al.: "Self-organized quantum dots of zinc-blende MnTe grown by molecular beam epitaxy" Journal of Crystal Growth. (in press).

S.Kuroda 等人：“通过分子束外延生长的闪锌矿 MnTe 的自组织量子点”晶体生长杂志。

S.Kuroda et al.: "Self-organized quantum dots of zinc-blende MnTe grown by molecular beam epitaxy" J.Cryst.Growth. 184/185. 274-278 (1998)

S.Kuroda 等人：“通过分子束外延生长的闪锌矿 MnTe 自组织量子点”J.Cryst.Growth。

Y.Terai et al.: "Zero-dimensional excitonic properties of self-organized quantum dots of CdTe grown by molecular beam epitaxy" Appl.Phys.Lett.73. 3757-3759 (1998)

Y.Terai 等人：“分子束外延生长的 CdTe 自组织量子点的零维激子特性”Appl.Phys.Lett.73。