III-V族化合物半導体における希土類原子配置による局在スピンの制御と物性

III-V族化合物半导体中稀土原子排列对局域自旋和物理性质的控制

• 批准号: 09244209
• 负责人: 藤原 康文
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Nagoya 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09244209/
• 关键词: 局在スピン; 希土類イオン; OMVPE法; InP; GaP; Er; 蛍光EXAFS法; X線CTR法

「原子レベルでの結晶成長・不純物添加技術」と「ミクロ構造の直接的評価技術(蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法)」との連携を基盤として、III-V族化合物半導体中に希土類元素の有する「局在スピン」を原子のレベルで精密配置することにより、電子と「局在スピン」間の相互作用を人為的に設計・制御し、新しい物性・機能を効果的に発現させることを最終目標とする。希土類イオンとしてErを取り上げ、OMVPE法により各種III-V族化合物半導体にErを原子レベルで制御しながら添加する技術を確立することを当面の目標とした。本年度はInPやGaPといったP系III-V族化合物半導体を主に取り上げ、Er添加条件と、Er発光特性やEr原子周辺局所構造との関連を調べた。その結果、InPにおいてはEr添加条件によりEr原子周辺局所構造、さらにはEr発光特性を制御できることが明らかになった。得られた知見は以下のとおりである。Er均一添加InPで観測されるEr発光は成長温度に強く依存し、580℃以上ではEr発光強度が激減した。放射光を用いた蛍光EXAFS測定により、Er原子の周辺局所構造が成長温度550〜580℃を境にして劇的に変化することが明らかになった。その結果として、観測されるEr発光にはInサイトを置換したErが関与していることが明らかになった。一方、Er均一添加GaPでは、Gaサイトを置換したErしか観測されなかった。Erδ添加InPでは取り込まれたEr原子はrocksalt構造を有するErPを形成して存在すること、X線CTR散乱測定より、深さ方向に対して数原子層内に閉じ込められていることが明らかになった。

"Atomic Crystal Growth and Impurity Addition Technology" and "Direct Evaluation Technology of Microstructures"(Photoluminescence EXAFS method and X-ray CTR scattering method)"and the association of rare earth elements in III-V compound semiconductors, the" local structure ", the precise arrangement of atoms, the interaction between electrons and the" local structure ", the artificial design, control, new physical properties, and the realization of functional effects. The OMVPE method is used to establish the technology for the preparation of various III-V compound semiconductors. In this year, the main parameters of InP GaP and P III-V compound semiconductors are selected, Er addition conditions, Er emission characteristics, and Er atomic structure. As a result, it is clear that InP can be structured around Er atoms under Er addition conditions, and Er's light-emitting characteristics can be controlled. The following is a list of the most important things to know. Er emission from uniformly doped InP is strongly dependent on the growth temperature, and the Er emission intensity decreases above 580℃. The structure of Er atoms in the periphery was determined by EXAFS. The growth temperature was 550 ~ 580℃. The result is that the light is not In the air, but in the air. A square, Er add GaP, Ga, Er add GaP, Er add GaP, Er, Er add GaP, Er, Er Erδ-doped InP has a rocksalt structure and ErP is formed. X-ray CTR scattering measurement is carried out in several atomic layers.

项目成果

Y.Fujiwara: "Low-temperature photoluminescence study on Er-doped GaP grown by organometallic vapor phase epitaxy" Journal of Applied Physics. 83(9). 印刷中 (1998)

Y.Fujiwara：“有机金属气相外延生长的掺铒 GaP 的低温光致发光研究”《应用物理学杂志》83(9) 出版中。

L.Bolotov: "Formation of ErP islands on the Er-doped InP(100)by MOVPE" Japanese Journal of Applied Physics. 36(11B). L1534-L1537 (1997)

L.Bolotov：“通过 MOVPE 在 Er 掺杂 InP(100) 上形成 ErP 岛”，日本应用物理学杂志。

Y.Fujiwara: "Effects of growth temperature on Er-related photoluminescence in Er-doped InP and GaAs by OMVPE with TBP and TBAs" Japanese Journal of Applied Physics. 36(5). 2587-2591 (1997)

Y.Fujiwara：“生长温度对 Er 掺杂 InP 和 GaAs 中与 Er 相关的光致发光的影响，通过使用 TBP 和 TBA 进行 OMVPE”，《日本应用物理学杂志》。

J.Yuhara: "Structural analysis of erbium δ-doped InP(001)crystal by means of RBS-channeling" Radiation Physics and Chemitry. 50(3). 193-197 (1997)

J. Yuhara：“通过 RBS 通道进行铒 δ 掺杂 InP(001) 晶体的结构分析”《辐射物理与化学》50(3) (1997)。

Y.Takeda: "Layer Structure analysis of Er δ -doped InP by x-ray crystal truncation rod scattering" Journal of Applied Physics. 82(2). 635-638 (1997)

Y.Takeda：“通过 X 射线晶体截断棒散射进行 Er δ 掺杂 InP 的层结构分析”应用物理学杂志 82(2) 635-638 (1997)。