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先端量子ドット構造のエピタキシャル合成とその電子準位の制御に関する研究

先进量子点结构的外延合成及其电子能级控制研究

基本信息

批准号：
03F03652
负责人：
榊裕之
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

分子線エピタキシーにより高品質GaSbおよびAlGaSb系の量子ドットをGaAs基板の上に形成する技術の確立を図るとともに、電子と正孔とが分離したType II(第2種)の状況下での量子状態を制御するために、系統的な研究を行った。まず、成長条件と得られるドットの密度と寸法と異方性との関係を調べ、最適な成長条件を明らかにした。また、条件に工夫を加えて、ドットを変型させ、内径が20nmで外形が60nm程の量子円環(リング)構造を形成できることを初めて示した。さらに、立て横の比率が1対3にも及ぶロッド(柱)状の構造を形成する条件も明らかにした。ドット内部のSb原子と基板内のAs原子との交換反応が急速熱アニール過程(RTA)でどのように進行するかを調べたところ、蛍光が青方変位するだけでなく、蛍光線幅が狭まり、形状不均一性の効果が抑制されることも見い出した。また、ドットからの発光が強まることや、800℃以上のアニールにより、濡れ層からの発光の温度依存性を支配する活性化エネルギーが減ることも見い出し、ドットと濡れ層の間の正孔の分配の状況が変化することを示した。さらに、2次元電子の伝導経路(チャンネル)の内部や近傍にGaSbドットを埋め込んだ構造における電子の伝導特性を0.3から4.2Kの範囲で調べ、特に、移動度から決まる散乱時間と磁気抵抗振動から定まる量子的散乱時間との対比から、電子がドットによってどのように散乱されるかについても新知見を得た。

The quantum state control of GaSb and AlGaSb systems under the condition of high quality GaSb and AlGaAs substrates was studied. The relationship between density, method, anisotropy and growth conditions is adjusted, and the optimal growth conditions are clearly defined. For example, if the time is increased, the shape is changed, the inner diameter is 20nm, the shape is 60nm, and the structure is formed. The ratio of vertical to horizontal is 1 to 3, and the conditions for the formation of a columnar structure are clear. The Sb atoms inside the substrate and the As atoms inside the substrate exchange reaction, rapid thermal process (RTA), the process of modulation, the process of fluorescence, the process of fluorescence, the The temperature dependence of the luminescence of the active layer is dominated by the temperature dependence of the luminescence above 800℃, and the distribution of positive pores between the active layers is changed. In addition, two-dimensional electron conduction path (electron generation) internal close to GaSb, buried structure, electron conduction characteristics of 0.3 ~ 4.2K range, modulation, characteristics, mobility, scattering time, magnetic resistance vibration, quantum scattering time, ratio, electron scattering time, new knowledge was obtained.