単一量子ドットの形成とそのナノ光学物性に関する研究

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走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)を用いて、量子井戸の断面構造、基板上の量子ドットの構造と分布を調べるとともに、単一量子ドットの電子状態、界面単位などを調べる研究を行った。1) 微傾斜GaAs(001)基板上InAs量子ドットの形成ドット形成に対する微傾斜面の影響を調べるために、[010]方向に1〜6ﾟ傾斜した微傾斜GaAs(001)基板上にInAsドットをMBE成長させた。超高真空チャンバー内で試料を加熱蒸発させることによってAsキャップ層を取り外し、InAsドットのSTM像を観測して、ドットの高さ、サイズ、密度を調べた。微傾斜GaAs(001)基板を用いることによって、ドット直径を小さくすることができるが、同時に高さも減少してより2次元的になり、ディスクに近づくことがわかった。2) STSによる単一InAs量子ドットの評価GaAs(001)基板上にMBE成長させたInAsドットとwetting layerの電子状態をSTSによって調べた。高さが5nmのドットの場合、ギャップの値は約1.3eVになるのに対し、wetting layerのスペクトルは約1.5eVのギャップを示し、その値はドットよりも大きい。これらの値は低温のフォトルミネセンスから予想されるギャップの値とほぼ一致することから、STM/STSによって、構造と対応させながら個々のドットのギャップを評価できることがわかった。3) InGaAs量子井戸の断面STM観察InGaAs/InP多重量子井戸の断面STM測定を行い、量子井戸の厚さに対応した縞状のSTM像を観測した。量子井戸構造の断面STM像の測定は可能になったが、STS測定によって電子状態の情報を得るには到っていない。