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有機金属気相選択成長法による半導体ナノワイヤヘテロ構造作製とその応用に関する研究

有机金属气相选择性生长半导体纳米线异质结构及其应用研究

基本信息

批准号：
07J02452
负责人：
冨岡克広
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、有機金属気相選択成長法(以下、MOVPE選択成長法)に筆者が考案した特殊な工程(以下、Re-growth法とする)を付与することで、半導体ナノワイヤの成長方向に半導体ヘテロ構造(縦型ヘテロ構造)を作製する手法の確立を行なうことである。本年度は、このRe-growth法を応用して、GaAs/InAs/GaAs量子井戸ナノワイヤの作製し、光学評価を行うことで、量子井戸構造の成長過程、光学物性を調べた。具体的には、GaAs(111)B基板上にMOVPE選択成長法により作製したGaAsナノワイヤに対して、Re-growth法によりInAs膜厚のことなる3種類のGaAs/InAs/GaAs量子井戸構造を作製し、顕微フォトルミネセンス法による評価を行なった。その結果、InAs量子井戸数に相当する半値幅の非常に狭い発光が観察された。次に、サイズ制御性を改善するため、Si基板上に作製したGaAsナノワイヤに対して、同様の量子井戸構造の作製を行なった。Si基板を用いたのは、マスク外周部にInAs供給原料が拡散するため、InAs量子井戸層の実効的な成長速度を減少し、膜厚の制御性を高めることができるためである。今回は膜厚の異なる4つのInAs層をGaAsナノワイヤ中に作製した。光学特性評価から、各InAs量子井戸に相当する発光ピークを観察することができ、1原子層以下の成長速度の制御を実現することができた。各層の発光スペクトルの励起強度依存性から、1原子層以下の膜厚をもつInAs層は励起子発光を示し、数原子層からなるInAsからは量子井戸構造的な振る舞いを示すことを明らかにした。この結果から、本法におけるInAsの量子井戸成長過程は、InAs二次元島から1原子層へと移行することが分かり、初期核形成から数原子層レベルの精密な膜厚制御を実現することができた。また、新たな技術展開として、Si基板上におけるIII-V族化合物半導体量子井戸ナノワイヤの集積技術を実現した。

The purpose of this study is to select the growth method (below, MOVPE option) for the purpose of this study. The purpose of this study is to select the growth method (below, Re-growth option) for special engineering projects (below, the Re-growth method) to pay for the growth direction of the half-body and the half-body. This year, the Re-growth method is used in the field, the GaAs/InAs/GaAs quantum well is used in the field, the optical device is used in the field, the growth process of the quantum well is fabricated, and the optical physical properties are tested. On the specific GaAs, GaAs (111B) substrate, the MOVPE selects the length of the device to be used as the GaAs device, the Re-growth method to measure the thickness of the GaAs/InAs/GaAs quantum well, the thickness of the GaAs/InAs/GaAs quantum well, the thickness of the film, the thickness of the film. The results show that the number of InAs quantum wells is very narrow, and the number of quantum wells is very narrow. Second, improve the performance of the Si substrates, and make the same quantum wells on the GaAs substrates as well. The Si substrate is supplied with InAs in the peripheral part of the substrate, and the growth rate of the InAs quantum well is much lower than that of the raw material, and the film thickness is high. This time, the thickness of the film is different from that of the InAs. The thickness of the film is different from that of GaAs. The optical properties are very high, the InAs quantum wells are very sensitive, and the growth rate below 1 atom is controlled by the growth rate of less than 1 atom. Each device is designed to excite the strength dependence, the thickness of the film below 1 atom, the thickness of the InAs exciter, the light indicator of the exciter, and the vibrator dance made of several atoms, InAs, quantum well, etc. The results show that the growth process of the InAs quantum well, the migration of the InAs binary atom to the quantum well, the initial nuclear formation of several atoms and the precision of the film thickness control the growth process of the quantum well. New and new technologies have been developed, and semi-bulk III-V compounds on Si substrates have been developed.