II-VI族半導体超格子の格子不整合歪みと電子-フォノン系への歪み効果

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次の二項目の研究を行っている。1.多層膜内の歪み分布価電子力場モデルに基づいて多層膜内のボンドの歪み分布の考察を進めている。超格子構造の基本単位を四面体配位とし、その変形を決めるボンド伸縮力(α)とボンド変角力(β)パラメタをバルクでの値と同じと仮定する。超格子軸に垂直な原子面間隔をボンドの歪みエネルギー極小の条件から決定した。いままでに、(ZnSe)m(ZnTe)n超格子のボンド歪み分布の計算を行い、界面近傍に大きなボンド歪みが現われる可能性を指摘した。本年度は、新しく基盤効果とイオン間クーロンカの歪み分布への影響を調べた。とくに、GaAs-AlAs超格子のヘテロ界面近傍に生ずるとされる微小原子変位の起源と絡んでこの効果を議論した。2.ZnS-ZnSe歪超格子の励起子半導体超格子の発光スペクトルは、ギャップ・エネルギーを同定するとともに、間接的ではあるがバンド不連続や界面の歪みの大きさについて有用な情報を提供する。その際、励起子効果の解明は絶対に必要である。ここでは、ZnS-ZnSe超格子の量子井戸励起子の問題を有効質量近似のハミルトニアンを使って、変分的に解いた。得られた結果をまとめると、(1)ZnSe層内の擬二次元励起子の束縛エネルギーは、約10〜50meVである。(2)励起子効果を含めた光学的エネルギーギャップは、ZnSe層の厚みの逆二乗に比例する。この結果は、層が薄くなると束縛エネルギーも増大するが、波動関数への閉じ込めの効果がそれを凌駕するためと思われる。今後、励起子への静電場効果をとりあげる。