電子ビーム描画法とMOCVD選択成長による量子箱レーザー試作に関する研究

利用电子束光刻和MOCVD选择性生长生产量子盒激光器原型的研究

• 批准号: 05750279
• 负责人: 永宗 靖
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750279/
• 关键词: 電子ビーム描画法; 化学エッチング; GaAs; MOCVD法; 選択成長; PLスペクトル; 量子サイズ効果; 量子箱レーザー

本研究では、まず電子ビーム描画法と化学エッチング法を用い、GaAs基板上にSiO_2の微細パターンを形成し、その上に減圧MOCVD法による選択成長を行うことでGaAs量子箱(量子ドット)構造の作製を試みた。また、その際化学エッチングの最適化、マスクサイズの微細化、および結晶成長条件の最適化を行うことで、良質なナノメータースケールの量子箱構造を再現性良く作製できる技術を確立した。そして、量子箱構造からの強い発光とブルーシフトを観測し、本研究における作製方法が量子箱の作製に有効であることを実証した。量子箱構造によるキャリアーの3次元閉じ込め効果の確認については、励起子からのフォトルミネッセンス(PL)スペクトルのブルーシフトの観測の外PLスペクトルの磁場依存性の測定により行った。また、フォトルミネッセンス励起(PLE)スペクトルの測定やPLスペクトルの時間分解測定を行うことで量子箱内のキャリアー寿命の測定や量子箱内へのキャリアーの拡散に関するダイナミクスについての知見を得た。一方、色々なサイズの量子箱構造を作製し、それらのPLスペクトルのブルーシフト量のサイズ依存性を測定することで量子サイズ効果の3次元量子井戸幅依存性を測定し理論との比較を行った。現在、これらの実験結果のさらに詳しい解析により、いくつかの重要な知見を得ているが、これと平行して量子箱レーザーの試作や新しいタイプの量子箱レーザー構造の考案を行っている。

In this paper, we study the application of electron lithography and chemical lithography, the formation of SiO_2 fine particles on GaAs substrates, and the selective growth of GaAs quantum boxes by pressure reduction MOCVD. The optimization of the quantum box structure, the miniaturization of the crystal, and the optimization of the crystal growth conditions were established. The structure of quantum box was tested and the manufacturing method of quantum box was proved. Determination of magnetic field dependence of quantum box structure in three-dimensional closed loop The measurement of PL and time decomposition of PL and time decomposition of time decomposition of PL and time decomposition of PL and time decomposition of time decomposition The quantum box structure of a square, a color, a color Now, the results of this experiment are analyzed in detail, and important knowledge is obtained. The parallel quantum box is tested and the new quantum box structure is examined.

项目成果

Y.Nagamune,S.Tsukamoto,M.Nishioka,and Y.Arakawa: "Growth process and mechanism ofnanometer-scale GaAs dot-structures using MOCVD selective growth" Journal of Crystal Growth. 126. 707-717 (1993)

Y.Nagamune、S.Tsukamoto、M.Nishioka 和 Y.Arakawa：“使用 MOCVD 选择性生长的纳米级 GaAs 点结构的生长过程和机制”晶体生长杂志。

Y.Nagamune,H.Sakaki,L.P.Korwen heren,L.C.Mur,C.J.P.M.Harmans,J.Motohisa,and H.Noge: "Single electron transport and current quantization in a novel quantumdot structure" Applied Physics Letters. (出版予定). (1994)

Y. Nagamune、H. Sakaki、L. P. Korwen heren、L. C. Mur、C. J. P. M. Harmans、J. Motohisa 和 H. Noge：“新型量子点结构中的单电子传输和电流量子化”《应用物理快报》（待出版）。 1994）

S.Tsukamoto,Y.Nagamune,M.Nishioka,and Y.Arakawa: "Fabrication of GaAs quantum wires(〜10nm)by metalorganic chemical vapor selective deposition growth" Applied Physics Letters. 63. 355-357 (1993)

S.Tsukamoto、Y.Nagamune、M.Nishioka 和 Y.Arakawa：“通过金属有机化学气相选择性沉积生长制造 GaAs 量子线（~10nm）”《应用物理快报》63. 355-357 (1993)。

Y.Nagamune,M.Nishioka,S.Tsukamoto,and Y.Arakawa: "GaAs quantum dots with lateral dimension of 25nm fabricated by selective metal-organic chemical vapor deposition growth" Applied Physics Letters. (出版予定). (1994)

Y.Nagamune、M.Nishioka、S.Tsukamoto 和 Y.Arakawa：“通过选择性金属有机化学气相沉积生长制造横向尺寸为 25 nm 的 GaAs 量子点”（即将出版）。

S.Tsukamoto,Y.Nagamune,M.Nishioka,and Y.Arakawa: "Fabrication of GaAs arrowhead-shaped quantum wires by metalorganic chemical vapor deposition selective growth" Applied Physic Letters. 62. 49-51 (1993)

S.Tsukamoto、Y.Nagamune、M.Nishioka 和 Y.Arakawa：“通过金属有机化学气相沉积选择性生长制造 GaAs 箭头形量子线”应用物理快报。