単一量子ドットの形成とそのナノ光学特性に関する研究

单量子点的形成及其纳米光学性质研究

• 批准号: 09233216
• 负责人: 中村 新男
• 金额: $ 1.22万
• 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-09233216/
• 关键词: 自己組織化InAs量子ドット; 走査トンネル顕微鏡; 走査トンネル分光; 原子間力顕微鏡; 半金属-半導体転移; 量子サイズ効果; ランタノイド化合物

マトリックス中に分散した半導体ナノ結晶および種々の基板条件で成長させた半導体量子ドット、半金属量子ドットを対象にして、その形成過程を明らかにすると同時に、原子間力顕微鏡(AFM)、走査トンネル顕微鏡(STM)、カソードルミネセンなどナノプローブ顕微鏡により、単一ナノ構造の量子閉じ込め効果と物性を明らかにすることを目的として、本研究が行われた。今年度の主たる成果は以下の通りである。1)自己組織化InAs量子ドットの構造と電子状態Asのキャップ層で覆われたGaAs基板上のInAsドットを超高真空中で加熱することによってAs層を取り除いた後、STM、走査トンネル分光(STS)を用いてその表面構造とInAsドットの電子状態を調べた。トンネルスペクトルから求められたバンドギャップの値は低温の発光スペクトルから求められた値にほぼ一致した。即ち、STM/STSによって単一の量子ドットの電子状態を調べられることがわかった。2)半金属ErPドット構造の形成とそのSTMによる評価OMVPE法によってInP(001)基板上に、岩塩構造を持つErP層を成長させて表面構造のAFM観察を行った。成長条件と被覆率を適当に選ぶことによってInP(001)基板上に17〜30nmのErPドットを成長させることが出来た。STM像の観察から、ErPの島構造には基板との格子不整による歪みを緩和するために、[110]に沿って転位と"Void"が生じることがわかった。また、I-V特性から得られたトンネルスペクトルはErP層の厚さによって異なる振舞いを示し、6ML以下では、ギャップが現れた。この結果は、電子と正孔に対する閉じ込め効果によって半金属相から半導体相に電子状態が変化することを示唆し、このようなクロスオーバーの観測は本研究が初めてである。

マ ト リ ッ ク ス に dispersed in し た semiconductor ナ ノ crystallization お よ び kind 々 の で growth substrate conditions さ せ た semiconductor quantum ド ッ ト, semimetal quantum ド ッ ト を like に seaborne し て, そ の formation を Ming ら か に す る と に at the same time, the interatomic force 顕 micro mirror (AFM), walkthroughs ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM), カ ソ ー ド ル ミ ネ セ ン な ど ナ ノ プ ロ ー ブ 顕 micromirror に よ り, 単 ナ ノ tectonic の quantum closed じ 込 め unseen fruit と property を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て, this study が わ れ た. The main たる achievements of this year are as follows: である である. 1) their organizational InAs quantum ド ッ ト の tectonic と electronic state As の キ ャ ッ プ cover で わ れ た GaAs substrate の InAs ド ッ ト を ultra-high vacuum heating で す る こ と に よ っ て As layer を take り except い た, STM, after a walkthrough ト ン ネ ル spectroscopic (STS) を い て そ の surface structure と InAs ド ッ ト の electronic state Youdaoplaceholder0 key べた. ト ン ネ ル ス ペ ク ト ル か ら o め ら れ た バ ン ド ギ ャ ッ プ の numerical は cryogenic の 発 light ス ペ ク ト ル か ら o め ら れ た numerical に ほ ぼ consistent し た. That is, ち, STM/STSによって単 - <s:1> quantum ドット <e:1> electronic state を modulation べられる とがわ とがわ とがわ った った. 2) semimetal ErP ド ッ の ト structure formation と そ の STM に よ る review 価 OMVPE method に よ っ て InP (001) substrate に, rock salt tectonic を つ を ErP layer growth さ せ tectonic line の AFM 観 examine を っ て surface た. Growth conditions と covering rate を に choose appropriate ぶ こ と に よ っ て InP (001) substrate に 17 ~ 30 nm の ErP ド ッ ト を growth さ せ る こ と が た. STM as の 観 examine か ら, ErP の island structure に は substrate と の grid is not the whole に よ る slanting み を ease す る た め に, [110] に along っ て planning a と "Void" born が じ る こ と が わ か っ た. ま た, I - V か ら have ら れ た ト ン ネ ル ス ペ ク ト ル は ErP の thick さ に よ っ て different な る vibration dance い を し, under 6 ml で は, ギ ャ ッ プ が now れ た. こ は, electronic と is の results hole に す seaborne る closed じ 込 め unseen fruit に よ っ て half metallic phase か ら "semiconductor phase に state が variations change す る こ と を business し, こ の よ う な ク ロ ス オ ー バ ー の は 観 test at the beginning of this study が め て で あ る.

项目成果

L.Bolotov 他: "Formation of ErP islands on Inp(001)surface by organometallic vapor phase epitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.36. L1534-1537 (1997)

L.Bolotov 等人：“通过有机金属气相外延在 Inp(001) 表面上形成 ErP 岛”Jpn.J.Appl.Phys.36 (1997)。

V.P.Evtikhiev 他: "AFM study on MBE kink-flow growth of InAs quatum dots on GaAs(001)vicinal surface mioriented towards the[010]direction" Inst.Phys.Conf.Ser.351-354 (1997)

V.P.Evtikhiev 等人：“AFM 研究 GaAs(001) 邻表面上 InAs 量子点的 MBE 扭结流生长，方向朝向 [010] 方向” Inst.Phys.Conf.Ser.351-354 (1997)

A.Nakamura 他: "Ambient AFM observation of the crater formation in InAs quantum dots on GaAs(001)vicinal surfaces after evaporation in UHV" Appl.Phys.A. (印刷中). (1998)

A.Nakamura 等人：“在 UHV 中蒸发后，GaAs(001) 邻近表面上的 InAs 量子点中弹坑形成的环境 AFM 观察”Appl.Phys.A（出版中）。