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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 use the organometallic phase selective growth method (hereinafter, MOVPE selective growth method) and the author's research on the special project (hereinafter, Re-growth method).する)を给することで、SEMICONDUCTOR ナノワイヤのGROWTH DIRECTOR にSEMICONDUCTOR The ロ structure (縦-type ヘテロ structure) is the established method of making and making. This year's は, このRe-growth method を応用して, GaAs/InAs/GaAs quantum well をナノワイヤのfabrication, optical evaluation 価を行うことで, growth process of quantum well structuring, optical physical properties をtuning べた. Specifically, the MOVPE on GaAs (111) B substrate is produced by the selected growth method and the Re-growth method.りInAs film thickness のことなる3 kinds of のGaAs/InAs/GaAs quantum wells structure を production し, 镕微フォトルミネセンス法による価を行なった.そのRESULTS, InAs quantum wells are quite small and half the size is very small. Second, the improvement of controllability, GaAs on Si substrate, and the same quantum well structure on Si substrate. The Si substrate is supplied with raw materials such as InAs for the outer peripheral part of the Si substrate and the amount of InAs for the outer peripheral part. The sub-layer's growth rate is reduced, and the control properties of the film thickness are high and effective. This time, the thickness of the film is different and the InAs layer is made of GaAs. Optical properties evaluationることができ、The growth rate below 1 atomic layer is controlled by を実见することができた. The intensity dependence of each layer's laser light intensity and the intensity dependence of the InAs layer on the film thickness of 1 atomic layer or less The number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, the number of atomic layers, and the number of atoms in the quantum Ito structure has been increased.このRESULTから、本法におけるInAsのQuantum Welldo Growth Processは、InAsSecond Dimension Islandから1 Atomic LayerへとThe transition is divided into atomic layers, and the initial nucleus is formed into several atomic layers with precise film thickness control.また, new technology development and として, におけるIII-V compound semiconductor quantum well における戸ナノワイヤのintegration technology した on Si substrate.