フォトリフレタンス分光法による間接遷移型半導体を材料とした超構造半導体の研究

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量子井戸レーザや高速トランジスタは半導体のヘテロ構造を利用することによってその特性を引き出しているが、これらのデバイスを設計する上で重要な基本的物性であるヘテロ界面でのバンド不連続量等に関する情報は不可欠である。本研究ではフォトリフレクタンス分光法を用いてこのような基本的物性を間接遷移型半導体について検討し、さらに界面の平坦性についても検討を行った。その結果、1.高速トランジスタへの応用が期待されるゲルマニウム/シリコン・ゲルマニウム界面でのバンド不連続量を明らかにした。そして、バンド不連続量はゲルマニウム組成に対して線形に変化することがわかった。さらに、フォトリフレクタンス・スペクトルの線幅に注目することによって、界面の平坦性について検討を行い、横方向数百Aの範囲では1原子層程度の凹凸が存在することが明らかになった。2.発光材料として用いられるガリウム砒素燐系の中で、広いバンドギャップを有するガリウム燐に近い組成でのヘテロ界面におけるバンド不連続量を明らかにした。フォトリフレクタンスによって明らかになったのはGAMMA点におけるバンド不連続量であるが、この結果に基づいて、最小ギャップを形成しているX点におけるバンド不連続量を導き出し、そのバンドラインアップがtypeIになっていることを明らかにした。このことはフォトルミネッセンス測定による結果からも確かめられた。3.電場変調用の励起光として波長連続可変光源を用いて量子井戸層のみを励起し、量子井戸構造の局所的な情報を得るという新しい手法の検討を行った結果、励起光波長依存性が測定温度によって大きく異なることがわかった。その原因の解明にはより詳細な研究が不可欠である。