自己組織化による量子リング構造の形成とその光物性

自组装量子环结构的形成及其光学性质

• 批准号: 17710106
• 负责人: 間野 高明
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17710106/
• 关键词: 量子ドット; 液滴エピタキシー; 量子リング; 量子ドット分子; 量子ドットレーザー; 分子線エピタキシー; 自己形成; フォトルミネッセンス

1.2006年度は初めに、高品質化に主眼を置き研究を行った。色々な条件で作製したナノ構造の発光特性を比較し、GaAs量子リング構造のサイズ均一性が、従来の量子ドットと比較して著しく高いことを見出した。また、ナノ構造成長条件及びポストアニール条件の最適化を行い、キャップ層成長前の量子リングが400度まで安定であり、さらに、キャップ層成長後のナノ構造が800度の高温アニールに於いても発光特性は劇的に改善するが殆ど形状変化を起こさないことをAFM及び断面TEM観察により明らかにした。次に、これらの結果に基づき実現された高品質、高均一性量子リングのデバイスへの応用を試みた。光励起型レーザーを作製し、低温から室温まで良好なレーザー発振特性を観測する事に成功した。この格子整合系自己形成量子ドット(量子リング)からのレーザー発振の実現は世界初の成果である。2.量子ドットと量子リングが形成される間の非常に狭い条件下で、一つの液滴から二重量子ドットが自己形成可能なことを新たに見出した。これは、結晶化の際に照射される砒素分子線強度が比較的強いと、形成されるファセットの異方性を反映するためでは無いかと考えている。さらに一個の二重量子ドットのからの詳細な発光特性評価を行い、その結果を電子状態計算と比較し、この二重量子ドットが量子ドット分子を形成していることを示唆する結果を得た。3.2006度の後半は、基板面方位が液滴エピタキシー法へ与える影響について調べる実験を行った。液滴エピタキシー法では、ガリウムと砒素を別々に供給するため、(311)などの極性を持つ面では成長モードに大きな変化が生じることが期待される。これまでに、Ga安定化面であるA面を用いると、表面拡散が抑制され、超高密度の量子ドットが容易に形成できることを見出した。これらの結果については現在発表準備中である。

1. At the beginning of 2006, めに and the main focus of high-quality に was を placed in the を research line った. Color 々 で な conditions for making し た ナ ノ tectonic の 発 light feature を し and GaAs quantum リ ン グ tectonic の サ イ ズ homogeneity が, 従 の quantum ド ッ ト と compare し て the し く high い こ と を shows し た. ま た, ナ ノ structure growth conditions and び ポ ス ト ア ニ ー の ル conditions optimization を い, キ ャ ッ プ layer growth before の quantum リ ン グ が 400 degrees ま で settle で あ り, さ ら に, キ ャ ッ プ layer growth after の ナ ノ tectonic が 800 degrees high temperature の ア ニ ー ル に in い て も 発 light feature は drama に improve す る が perilous ど shape - the を up こ さ な い こ と を A The TEM観 of the FM and び sections is found to be によ, ら に, に and た. に, こ れ ら の results に づ き be presently さ れ た high quality, high homogeneity quantum リ ン グ の デ バ イ ス へ の try を 応 み た. Light type wound up レ ー ザ ー を cropping し, low temperature か ら room-temperature ま で good な レ ー ザ ー 発 modal を 観 measuring す る matter に successful し た. The <s:1> <s:1> lattice integration system forms quantum ドット by itself (quantum リ グ グ) ら ら レ ザ ザ ザ the occurrence of the ザ vibration of the particle is the world 's first <s:1> achievement である. 2. Quantum ド ッ ト と quantum リ ン グ が form さ れ る の between very に で, under the condition of narrow い a つ の droplet か ら double quantum ド ッ ト が themselves form may な こ と を new た に shows し た. こ れ は, crystallization の interstate に irradiation さ れ る arsenic molecule line strength が compare strong い と, forming さ れ る フ ァ セ ッ ト の を reflect the different party す る た め で は no い か と exam え て い る. さ ら に a の double quantum ド ッ ト の か ら の detailed な 発 optical properties evaluation 価 を い, そ の results を electronic state calculation と し, こ の double quantum ド ッ ト が quantum ド ッ を ト molecules formed し て い る こ と を in stopping す た を る results. Half after 3.2006 degrees の は, board face azimuth が droplet エ ピ タ キ シ へ ー method with え る influence に つ い て adjustable べ る be 験 を line っ た. Method of droplet エ ピ タ キ シ ー で は, ガ リ ウ ム と arsenic element を don't 々 に supply す る た め, (311) な ど の を hold つ surface polarity で は growth モ ー ド に big き な variations change が raw じ る こ と が expect さ れ る. こ れ ま で に, Ga stabilization で あ る a-side を with い る と, surface scattered が company, inhibit さ れ, ultrahigh density の quantum ド ッ ト が に form で き る こ と を shows し た. The results of に れら れら れら are currently being prepared in the form である.

项目成果

Optical transitions in quantum ring complexes

• DOI: 10.1103/physrevb.72.205301
• 发表时间: 2005-11-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kuroda, T;Mano, T;Koguchi, N
• 通讯作者: Koguchi, N

Temperature dependence of the photoluminescence of single GaAs/AlGaAs concentric quantum ring structure

单GaAs/AlGaAs同心量子环结构光致发光的温度依赖性

• 发表时间: 2006
• 期刊: PHYSICA STATUS SOLIDI C-CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS 3・11
• 作者: M.Bonfanti;S.Sanguinetti;T.Mano;T.Kuroda;M.Gurioli;M.Abbarchi;E.Grilli;N.Koguchi
• 通讯作者: N.Koguchi

液滴エピタキシー法によるナノリング構造の自己形成

液滴外延法自形成纳米环结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本結晶成長学会誌 33・2
• 作者: 間野高明;小口信行
• 通讯作者: 小口信行

Lasing in GaAs/AlGaAs self-assembled quantum dots

• DOI: 10.1063/1.2372448
• 发表时间: 2006-10-30
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Mano, T.;Kuroda, T.;Koguchi, N.
• 通讯作者: Koguchi, N.

Cs補正HAADF-STEMによるAlGaAs中のGaAs量子リングの観察 / Quantum Ring Observation using Cs-corrected UHV-STEM

使用 Cs 校正 UHV-STEM 进行量子环观测

• 发表时间: 2006
• 期刊: まてりあ 45・12
• 作者: 三石和貴;間野高明;郭行健;竹口雅樹;小口信行;古屋一夫
• 通讯作者: 古屋一夫