半導体メゾスコピック構造における光学応答とスピン物性

半导体介观结构中的光学响应和自旋特性

• 批准号: 10138212
• 负责人: 金光 義彦
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10138212/
• 关键词: メゾスコピック構造; 励起子; 光学応答; スピン物性; 励起子交換相互作用; 選択励起分光

本研究では、新しい低次元構造であるシリコンメゾスコピック構造と新機能物質であるGaAs:Mnに注目し、これらの物質のスピン物性を光学的手法により明らかにすることを試みた。以下に示す実験的研究により、低温成長GaMnAsおよびシリコンメゾスコピック構造では、構造的な乱れがスピン物性も含めた光学的・電子的応答を支配している事がわかった。シリコンメゾスコピック構造を、シランガスのプラズマCVDおよび単結晶の陽極化成により作成した。シリコンナノクリスタルの共鳴励起発光スペクトルに、結晶シリコンのTO、TAフォノンに対応した微細構造が現われる。このTOおよびTAフォノン構造に起因した発光ピークから共鳴励起発光のストークスシフトを評価した。酸化シリコンナノクリスタルのストークスシフトは、水素終端ポーラスシリコンのものより大きく、励起子交換相互作用による効果と界面準位による局在効果で説明することができた。GaAs基板上に成長させた磁性半導体Ga_<1-x>Mn_xAs薄膜試料の発光特性の組成依存性を中心に研究を行った。これらの試科においては、1.513eVおよび1.494eV付近い発光のピークが観測された。高エネルギーの発光がバンド端、低エネルギーの発光が炭素不純物に束縛された励起子に起因すると結論した。なお、高エネルギー測の発光も2つのピークに分離できた。GaMnAsのバンド端発光は、GaAs基板比べて低エネルギー側に現れる。GaAs基板を取り除いた試料の吸収スペクトルと発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルは非常にブロードであり、乱れら系にみられるエネルギーに対して指数関数的な吸収係数を示す。その吸収端近くに非常に弱いブロードな発光が観測された。低温成長GaMnAsおよびシリコンメゾスコピック構造では、、構造的な乱れがスピン物性も含めた光学的・電子的応答を支配している事がわかった。

This study で は, new し い low dimensional structure で あ る シ リ コ ン メ ゾ ス コ ピ ッ ク tectonic と new function material で あ る GaAs: Mn に attention し, こ れ ら の material の ス ピ ン property を optical methods に よ り Ming ら か に す る こ と を try み た. に shown below す be 験 research に よ り, low temperature growth GaMnAs お よ び シ リ コ ン メ ゾ ス コ ピ ッ ク tectonic で は, structure of な disorderly れ が ス ピ も ン physical properties including め た optical, electronic 応 answer を dominate し て い る matter が わ か っ た. シ リ コ ン メ ゾ ス コ ピ ッ ク tectonic を, シ ラ ン ガ ス の プ ラ ズ マ CVD お よ び 単 crystallization の anode into に よ り made し た. シ リ コ ン ナ ノ ク リ ス タ ル の resonance excitation light up 発 ス ペ ク ト ル に, crystallization シ リ コ ン の TO, TA フ ォ ノ ン に 応 seaborne し た fine-structure が now わ れ る. こ の TO お よ び TA フ ォ ノ ン structure cause に し た 発 light ピ ー ク か ら resonance excitation light up 発 の ス ト ー ク ス シ フ ト を review 価 し た. Acidification シ リ コ ン ナ ノ ク リ ス タ ル の ス ト ー ク ス シ フ ト は, water element terminal ポ ー ラ ス シ リ コ ン の も の よ り big き く, excitation screwdriver exchange interaction に よ る unseen fruit と interface must a に よ る bureau is explained in sharper fruit で す る こ と が で き た. Youdaoplaceholder0 growth of させた magnetic semiconductor Ga_<1-x>Mn_xAs thin film sample on GaAs substrate, <s:1> luminescence characteristics <e:1> composition dependence を center に study を row った. Youdaoplaceholder6 れら れら れら test the にお て て て にお, 1.513eVおよび, 1.494eV pay close to the <s:1> luminance, ピ ピ, が観 test された. High エ ネ ル ギ ー の 発 light が バ ン ド side, low エ ネ ル ギ ー の 発 が light carbon impurity content に bound さ れ た excitation screwdriver に cause す る と conclusion し た. Youdaoplaceholder0, high エネ エネ ギ ギ なお measurement of <s:1> luminance エネ 2 ピ ピ に に に separation で た た た. The GaMnAs <s:1> バ ド ド ド end emits light <s:1>, and the GaAs substrate has a lower エネ ギ ギ に side に appearance れる than べて. GaAs substrate を take り except い た sample の suction 収 ス ペ ク ト ル と 発 light ス ペ ク ト ル を determination し た. Suction 収 ス ペ ク ト ル は very に ブ ロ ー ド で あ り, れ ら department に み ら れ る エ ネ ル ギ ー に し seaborne て な 収 absorption coefficient of index number of masato を す. Youdaoplaceholder0 the aspiration end is close to くに, very に, weak そ ブロ, ドな, exposed to light が観, measured された. Low temperature growth GaMnAs お よ び シ リ コ ン メ ゾ ス コ ピ ッ ク tectonic で は, and construct な れ が ス ピ も ン physical properties including め た optical, electronic 応 answer を dominate し て い る matter が わ か っ た.

项目成果

Y.Kanemitsu: "GaAs Nanocrystals Fabricated by Ga and As Ion Implantation" Extended Abstracts of 1998 Int.Conf.SSDM. 62-63 (1998)

Y.Kanemitsu：“GaAs Nanocrystals Fabricated by Ga and As Ion Implantation”1998 Int.Conf.SSDM 的扩展摘要。

S.Okamoto: "Photoluminescence from GaAs nanocrystals fabricated by Ga^+ and As^+ co-implantation into SiO_2 matrices" Applied Physics Letters.73. 1829-1831 (1998)

S.Okamoto：“通过 Ga^ 和 As^ 共同植入到 SiO_2 基质中制造的 GaAs 纳米晶体的光致发光”应用物理快报.73。

Y.Kanemitsu: "Efficient Luminescence from GaAs Nanocrystals in SiO_2 Matrices" Mater.Res.Soc.Proc.536(発表予定). (1999)

Y.Kanemitsu：“SiO_2 基质中 GaAs 纳米晶体的高效发光”Mater.Res.Soc.Proc.536（待提交）。

Y.Kanemitsu: "Phonon structure and Stokes shift in resonantly excited luminescence of silicon nanocrystals" Physical Review B. 58. 9652-9655 (1998)

Y.Kanemitsu：“硅纳米晶体共振激发发光中的声子结构和斯托克斯位移”物理评论 B. 58. 9652-9655 (1998)

Y.Kanemitsu: "Luminescence Properties of Hydrogen-Terminated and Surface-Oxidized Porous Silicon" Proc.EXCON'98. 98-25. 286-291 (1998)

Y.Kanemitsu：“氢封端和表面氧化多孔硅的发光特性”Proc.EXCON98。