半導体超格子におけるホットエレクトロン効果に関する研究

1.GaAs/AlGaAs超格子の界面凹凸散乱(1)緩和時間の定式化・ポテンシャルの高さが有限かつ一定であり、バリア層の厚みが面内で変動しているというモデルで界面凹凸散乱を記述し、運動量緩和時間を定式化した。(2)散乱確率の計算結果・(i)井戸幅が厚い時は、散乱確率は井戸端の6乗に反比例し、単一量子井戸と同じ依存性を示すようになる。(ii)運動量緩和時間は電子の運動エネルギーに対して極小値をとる。(iii)電子温度が上昇すると、移動度は大きくなる。(iv)超格子の周期が短くなると、電子状態は三次元系に近くなる。(3)実験結果・MBE法により作製したGaAs/AlGaAs超格子の移動度を測定した結果、バルクGaAsより温度変化が小さく、特に低温では界面凹凸散乱の影響を受けていると思われる移動度変化があった。2.二重量子井戸構造における電子の実空間遷移(1)量子井戸間の電子分布・He温度で二重量子井戸層のヘテロ界面に平行に電界を印加しながらフォトルミネセンスを測定し、電子温度電子分布を決定した。電界が大きくなると電子温度が上昇し、電子が広い井戸の基底準位から狭い井戸の励起準位へ実空間遷移する。実空間遷移による電子温度の低下及び電流電圧特性のオーム性からのずれを確認した。(2)実空間遷移の影響を受けた移動度・二重量子井戸構造にゲート電極を設けFET構造を作製し、微分抵抗のゲート電圧依存性を調べた。二重量子井戸構造中の電子はゲート電圧が低いとき広い井戸に極在し、中間の電圧では両方の井戸に分散し、電圧が高い時には狭い井戸に遷移する。これらの電子分布の状態に対応した変化が移動度のゲート電圧依存性に見られ、両方の井戸に電子が分散する時に最も移動度が小さく、両井戸間で実空間遷移を起こしていることを明らかにした。

1.GaAs/AlGaAs超格子の界面凹凸散乱(1)緩和時間の定式化・ポテンシャルの高さが有限かつ一定であり、バリア層の厚みが面内で変動しているというモデルで界面凹凸散乱を記述し、運動量緩和時間を定式化した。(2)散乱確率の計算結果・(i)井戸幅が厚い時は、散乱確率は井戸端の6乗に反比例し、単一量子井戸と同じ依存性を示すようになる。(ii)運動量緩和時間は電子の運動エネルギーに対して極小値をとる。(iii)電子温度が上昇すると、移動度は大きくなる。(iv)超格子の周期が短くなると、電子状態は三次元系に近くなる。(3)実験結果・MBE法により作製したGaAs/AlGaAs超格子の移動度を測定した結果、バルクGaAsより温度変化が小さく、特に低温では界面凹凸散乱の影響を受けていると思われる移動度変化があった。2.二重量子井戸構造における電子の実空間遷移(1)量子井戸間の電子分布・He温度で二重量子井戸層のヘテロ界面に平行に電界を印加しながらフォトルミネセンスを測定し、電子温度電子分布を決定した。電界が大きくなると電子温度が上昇し、電子が広い井戸の基底準位から狭い井戸の励起準位へ実空間遷移する。実空間遷移による電子温度の低下及び電流電圧特性のオーム性からのずれを確認した。(2)実空間遷移の影響を受けた移動度・二重量子井戸構造にゲート電極を設けFET構造を作製し、微分抵抗のゲート電圧依存性を調べた。二重量子井戸構造中の電子はゲート電圧が低いとき広い井戸に極在し、中間の電圧では両方の井戸に分散し、電圧が高い時には狭い井戸に遷移する。これらの電子分布の状態に対応した変化が移動度のゲート電圧依存性に見られ、両方の井戸に電子が分散する時に最も移動度が小さく、両井戸間で実空間遷移を起こしていることを明らかにした。