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

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)

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)