電子波デバイスのための極限構造の制御と評価

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本年度に得た主な成果は次の通りである。(1)低エネルギー集束イオンビームのパルス照射により、GaAsのエッチ速度が数10倍向上すること、及び増速の機構を速度方程式によって示した。(2)光、荷電粒子照射を利用したGaAsの原子層結晶成長、原子層エッチングの特性およびその機構を検討し新しい結果が得られた。(3)水素原子援用MBEによりGaAs/AlGaAs量子井戸、量子細線を作製し、構造の直接観察、PL測定から本成長法の有用性を確認した。(4)種々のIIIVヘテロ界面の原子層制御をガスソースMEE法により行うことが可能になり、界面の原子配列の差により量子井戸構造の光学的特性に差が出ることを明らかにした。(5)InAs/GaAs格子不整合ヘテロエピタキシの成長初期に起る3次元成長層を量子ドットとして用い得ること、適当な微傾斜をもった基板を用いることにより、発光特性が大きく向上することを示した。(6)PL表面準位分光法により表面評価、原子層エピタキシ、MBE Si超薄膜界面制御層による表面・界面制御、InGaAs量子細線構造の形成と界面制御を行い、多くの知見を得た。(7)GaP-A1GaPヘテロエピタキシ界面の吸収をラマンレーザ導波路の共振シフトにより見いだし、界面完全性を向上させた。(8)電子線直接描画選択成長法で、サブμmのGaAs細線を選択成長し、メゾスコピック構造形成の新方法として有力であることを示した。(9)量子井戸上に表面超格子を作製し、細線状の量子閉じ込めが可能であることを光学測定にて確認した。(10)Siのドライエッチと熱酸化により直径数十nm以下のドットを作成した。これにイオン注入してpn接合を形成し、AFMによりI-V測定を行うことに成功した。(11)準バリスティック伝導域の量子細線で相関磁場を利用した位相干渉長の決定は、スプリットゲート細線でも可能であることを示した。(12)電子顕微鏡に電子線バイプリズム及びフリーレンズコントローラを取り付け、非接触微小電場測定できることを確認した。