GaAs/ALGaAs 二重量子井戸構造のホットエレクトロン効果に関する研究

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1.ホットエレクトロンのエネルギ-緩和とトンネル効果、MBE法によりGaAs/ALGaAs二重量子井戸構造を作製し、77〜300Kにおけるホトルミネセンスの時間分解測定を行った。スペクトルを解析し、光励起されたホットエレクトロンのエネルギ-緩和時間とトンネル時間を決定した。電子エネルギ-がLOフォノンエネルギ-より大きいと緩和時間は約15ピコ秒、LOフォノンを介した60Åの障壁を抜けるトンネル時間は約200ピコ秒であるが、音響フォノンを介する過程では時間は共に一桁長くなることが判明した。2.二重量子井戸構造の電子温度、上記試料に電極を設け、4、2〜300Kで電界印加による電子温度の上昇をホトルミネセンススペクトルを用い検討した。電子温度の上昇率は二重量子井戸の構造に強く依存することを見出した。広い井戸の電子エネルギ-が狭い井戸の基底準位とう同程度になると実空間遷移により電子散乱が増加し電子温度の上昇率が抑制されることを見出した。実空間遷移の確率と障壁内のフォノンとの関係の理解にはさらに詳細な検討が必要である。3.二重量子井戸構造FETの電子移動度、上記試料にゲ-ト電極を設けFETを作製し、ホ-ル効果を測定した。ゲ-トバイアスにより二つの量子井戸の電子分布を変化させることにより電子移動度が変化することを初めて見い出した。n型試料に於いては不純物散乱並びに界面凹凸散乱の効果が、またP型試料に於いては界面凹凸散乱が大きな効果を示した。この構造は移動度変調トランジスタとしての応用が考えられさらに構造の最適化の検討を行っている。4.ホトルミネセンスの測定には本研究費で購入したオプチカルペンチ及びクライオスタットを使用した。