シリコン,ゲルマニウム系同位体超格子を用いたフォノン物理の研究とその応用

硅、锗同位素超晶格声子物理研究及其应用

• 批准号: 01J04500
• 负责人: 森田 健
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J04500/
• 关键词: Ge同位体超格子; ラマン散乱; 波長依存性; ラマン選択則; ボンド分極率モデル; Ge同位体量子ドット; Si二次ラマン散乱; Siキャップ層

採用二年目の研究に関する報告は、主に以下の二つにまとめることができる。1.Ge同位体超格子中のラマン散乱における波長依存性の理論的構築^1Ge同位体超格子を514.5nmと488nmの二つの波長で励起した場合、各モードのラマン散乱強度が相対的に異なることが実験的に示されていた。特に侵入長が短い488nmの光を用いた場合、ラマン不活性と思われるピークが観測されていた。このことは、昨年の報告で伝えたとおりである。これは、波長によって変化する侵入長による効果というのが有力な解釈であった。そこで,今年度の研究では、侵入長が短い光でも使用できるラマン散乱モデルを提案した。ラマン散乱モデルを考えるとき、最も簡便で古くから知られているモデルが、ボンド分極率モデルであるが、我々はこのボンド分極率モデルに侵入長の依存性が考慮できるように修正した。理論と実験の間にはまだ溝があるが,今後この研究は継続して行う。2.Ge同位体量子ドット中のラマン散乱^2Ge量子ドットからの散乱光は弱く、その散乱光はSiの鋭い二次のラマン散乱とほとんど同じ周波数に現れるために、その評価法に疑問が持ち上がった。我々は、その疑問に解決を与えるべく、同位体制御されたGe量子ドットを分子線エピタキシー成長し、ラマン分光法によって評価した。同位体効果を用いたことで、^<76>Ge同位体量子ドットのピークとSi基板上からのピークを明確に分離することに成功した。さらに、Ge量子ドットにSiキャップ層を付けたものとそうでないものを比較し、詳細なラマン実験を進めることで、Ge量子ドット中には、Siが混入していること、量子ドットのサイズが小さいほどその効果が大きいことが分かった。逆にドットのサイズが大きなものに関しては、量子ドットの内部にGe組成が集中している部分(コア)が存在することが明らかになった。[1].K.Morita, K.M. Itoh, M.Nakajima, K.Mizoguchi, Y.Shiraki, and E.E.Haller, in Proceeding of the26^<th> International Conference on Physics of Semiconductors, in Press (2002).[2].A.V.Kolobov, K.Morita, K.M.Itoh, and E.E.Haller, Appl.Phys.Lett.81, 3855 (2002).

A two-year <s:1> study was conducted on the に related する report する, and the main に and the following <s:1> two にまとめる にまとめる とがで とがで る る were adopted. 1. Ge with a body in the superlattice の ラ マ ン scattered に お け る wavelength dependence の theory of constructing ^ 1 Ge with a body superlattices を 514.5 nm と 488 nm の two つ の wavelength で wound up し た occasions, various モ ー ド の ラ マ ン scattered intensity が phase of seaborne に different な る こ と が be 験 に さ in れ て い た. に into long が short い 488 nm light の を with い た occasions, ラ マ ン not active と think わ れ る ピ ー ク が 観 measuring さ れ て い た. Youdaoplaceholder0 と と, で伝えたとお report of last year で伝えたとお である である. こ れ は, wavelength に よ っ て variations change す る into long に よ る unseen fruit と い う の が powerful な solution 釈 で あ っ た. そ こ で, our の research で は of, or intrusion into, a long が short い light で も use で き る ラ マ ン scattered モ デ ル を proposal し た. ラ マ ン scattered モ デ ル を exam え る と き, the most convenient も で ancient く か ら know ら れ て い る モ デ ル が, ボ ン ド polarization rate モ デ ル で あ る が, I 々 は こ の ボ ン ド polarization rate モ デ ル に into long の dependency が consider で き る よ う に correction し た. There is a に まだ まだ gap があるが between theory and practice. In the future, <s:1> <s:1> research will focus on て 継続 and て fields う. 2. Ge with a body quantum ド ッ ト in の ラ マ ン scattered ^ 2 Ge quantum ド ッ ト か ら の scattered light は weak く そ の scattered light は Si の sharp い secondary の ラ マ ン scattered と ほ と ん ど with じ cycle for に now れ る た め に, そ の review on に doubt が hold ち 価 method が っ た. I 々 は, そ の doubt に solve を with え る べ く, isotopic system royal さ れ た Ge quantum ド ッ ト を molecular line エ ピ タ キ シ ー growth し, ラ マ ン spectrometry に よ っ て review 価 し た. With a body working fruit を い た こ と で, ^ with a body < 76 > Ge quantum ド ッ ト の ピ ー ク と Si substrate か ら の ピ ー ク を clear に separation す る こ と に successful し た. さ ら に, Ge quantum ド ッ ト に Si キ ャ ッ プ layer を pay け た も の と そ う で な い も の を し, detailed な ラ マ ン be 験 を into め る こ と で, Ge quantum ド ッ ト in に は, Si が mixed with し て い る こ と, quantum ド ッ ト の サ イ ズ が small さ い ほ ど そ の unseen fruit が big き い こ と が points か っ た. Inverse に ド ッ ト の サ イ ズ が big き な も の に masato し て は, quantum ド ッ ト の internal に of Ge が concentrated し て い る part (コ ア) exist が す る こ と が Ming ら か に な っ た. [1].K.Morita, K.M. Itoh, M.Nakajima, K.Mizoguchi, Y.Shiraki, and E.E.Haller, in Proceeding of the26^<th> International Conference on Physics of Semiconductors, in Press (2002).[2].A.V.Kolobov, K.Morita, K.M.Itoh, and E.E.Haller, Appl.Phys.Lett.81, 3855 (2002).

项目成果

K.Morita, K.M.Itoh, M.Nakajima, K.Mizoguchi, Y.Shiraki, E.E.Hailer: "Origin of Forbidden Modes in Raman Spectra of Ge Isotope Superlattices"Proceeding of the 26^<th> International Conference on the Physics of Semiconductors. (in Press).

K.Morita、K.M.Itoh、M.Nakajima、K.Mizoguchi、Y.Shiraki、E.E.Hailer：“Ge同位素超晶格拉曼光谱中禁止模式的起源”第26届国际半导体物理会议论文集

A.V.Kolobov, K.Morita, K.M.Itoh, E.E.Haller: "A Raman Scattering Study of Self-Assembled Pure Isotope Ge/Si(100) Quantum Dots"Applied Physics Letters. 81. 3855-3857 (2002)

A.V.Kolobov、K.Morita、K.M.Itoh、E.E.Haller：“自组装纯同位素 Ge/Si(100) 量子点的拉曼散射研究”应用物理快报。