新機能光デバイスのための化合物半導体の物性制御の研究

新型功能光器件用化合物半导体物性调控研究

• 批准号: 04204003
• 负责人: 吉川 明彦
• 金额: $ 9.6万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04204003/
• 关键词: プレーナドーピング; 表面光干渉法; 物質設計; 電子励起; ホットウォール成長法; (SrS; ZnS)多層薄膜; 量子細線レーザ; 半導体光スイッチ

本研究では、新しい光デバイスのための化合物半導体の物性制御を実現することを目的として、4名の研究者が関連する点について連絡を取りながら検討を進め、以下のような研究成果を得た。(1)MBE法において、アンドープZnSe層の成長と窒素プラズマ照射を交互に繰り返すことでプレーナドーピングを実現し、Zn終端面への選択的ドーピングによるアクセプタ濃度が増大することを明らかにした。MOVPE法におけるその場観察法として表面光干渉法(Surface Photo-Interference:SPI)を開発し、ジメチル亜鉛とセレン化水素の交互供給によるZnSe成長過程のSPI観察を行なって、その有用性を示した。(吉川)(2)ZnSe中のアクセプタを事例とした物質設計を行ない、光による電子励起や電子線照射による電子過多条件下において、熱平衡状態では準安定であるような系を実現した。準安定状態から基底状態への移行プロセスをシミュレーションによって解明・制御することで準安定状態でのドーピングが可能となることが示された。(吉田)(3)ホットウォール成長法により(SrS/ZnS)多層薄膜を作製した。成長槽外部からZnS,SrSホットウォール内に硫黄を供給し、基板付近の硫黄蒸気圧を制御することで、ZnS,SrSを1A/sec程度の成長速度で再現性よく成長することが可能となった。一層当たりの厚さ20nm、全51層の(SrS/ZnS)_<51>多層薄膜を製作し、界面拡散や格子欠陥の少ない良質なものが得られた。(小林)(4)電子線直接描画による湿式エッチングとMOVPE法を用い、InP基板上の格子整合系及び圧縮歪みGaInAs/InP多重量子細線構造レーザを試作し、室温連続発振動作を得ることに世界で初めて成功した。多重量子井戸構造の量子閉じ込めシュタルク効果を用いた2種類の空間光スイッチを考察・試作し、2V以下の低電圧動作を達成した。(荒井)

In this study, the physical property control of compound semiconductors was realized with the aim of developing new optical properties. Four researchers were involved in the study. The following results were obtained. (1)MBE method for the growth of ZnSe layer and the increase of ZnSe concentration due to the interaction of irradiation and the selection of Zn terminal surface. MOVPE method is used to investigate the SPI observation of ZnSe growth process in the development and mutual supply of lead and water elements. (Yoshikawa)(2) Examples of material design in ZnSe are carried out under conditions of electron excess, light excitation, electron irradiation, and thermal equilibrium. The transition from quasi-stationary state to base state is possible. (Yoshida)(3) SrS/ZnS multilayer thin films were prepared by growth method. The growth rate of ZnS,SrS at 1 A/sec is reproducible due to the sulfur supply inside the growth tank and the sulfur vapor pressure control near the substrate. A layer of (SrS/ZnS)_multilayer thin film with a thickness of 20nm <51>was fabricated, and the interface dispersion and lattice defects were reduced. (Kobayashi)(4) Electron line direct drawing: wet type: MOVPE method: lattice integration system on InP substrate: pressure reduction: GaInAs/InP multiple quantum fine wire structure: test, room temperature continuous vibration operation: first success in the world. Two types of spatial optical sensors for quantum well structures are investigated and low voltage operation below 2V is achieved. (Arai)

项目成果

T.Sasaki: "First-principle Theories on Self-compensation in II-VI Semiconductors" OPTOELECTRONICS-Device and Technologies-. 7. 11 (1992)

T.Sasaki：“II-VI 半导体中自补偿的第一原理理论”OPTOELECTRONICS-Device and Technologies-。

H.Katayama-Yoshida: "Theoretical Approach to p-type Doping" 11th Symposium on Alloy Semiconductor Physics and Electronics. 119 (1992)

H.Katayama-Yoshida：“p 型掺杂的理论方法”第 11 届合金半导体物理与电子学研讨会。

H.Kobayashi: "Recent Progress and Problems in High Field Electroluminescence of Inorganic Materials" Proc.IS&SPIE 1993 Int.Symp.Electric Imaging:Sience and Technology. (1993)

H.Kobayashi：“无机材料高场电致发光的最新进展和问题”Proc.IS

S.Baba: "A Novel integrated-Twin-Guide (ITG) Optical Switch with a Built-in TIR Region" IEEE Photon.Technol.Lett.4. 486-488 (1992)

S.Baba：“具有内置 TIR 区域的新型集成双导 (ITG) 光开关”IEEE Photon.Technol.Lett.4。

C.Kaneta: "Atomic Configuration,Stabilizing Mechanisms,and Impurity Vibrations of Carbon-oxygen Complexes in Crystalline Silicon" Phys.Rev.B46. 13179 (1992)

C.Kaneta：“晶体硅中碳氧复合物的原子构型、稳定机制和杂质振动”Phys.Rev.B46。