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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J02452/
• 关键词: MBE、エピタキシャル; 量子細線; 結晶成長; 構造・機能材料; ナノ材料; 量子エレクトロニクス; 結晶工学

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。

Purpose の this study は, organic metal 気 phase sentaku growth method (hereinafter, MOVPE sentaku growth method) に が test case author し た special な project (hereinafter, Re - growth と す る) を give す る こ と で, semiconductor ナ ノ ワ イ ヤ の growth direction に semiconductor ヘ テ ロ structure (縦 ヘ テ ロ structure) を cropping す る gimmick の line established を な う こ Youdaoplaceholder0. This year は, こ の Re - growth method を 応 with し て, GaAs/InAs/GaAs quantum well opens ナ ノ ワ イ ヤ の cropping し, optical 価 を line う こ と で opens, quantum well structure の growth process, optical property を べ た. Specific に は, GaAs substrate (111) B に MOVPE sentaku growth method に よ り cropping し た GaAs ナ ノ ワ イ ヤ に し seaborne て, Re - growth に よ り InAs membrane thickness の こ と な る 3 kinds の GaAs/InAs/GaAs quantum well opens し, the tectonic を cropping 顕 micro フ ォ ト ル ミ ネ セ ン ス method に よ る reviews Youdaoplaceholder0 lines なった. The そ そ result shows that the number of InAs quantum well units is に equivalent to する, the half-value amplitude is <s:1> very に narrow, and the <s:1> emission is が観 observation された. Royal sex を に, サ イ ズ system improve す る た め, Si substrate に cropping し た GaAs ナ ノ ワ イ ヤ に し seaborne て, with others in の を line the quantum well opens tectonic の cropping な っ た. Si substrate を with い た の は, マ ス ク peripheral department に InAs supply raw materials が company, scattered す る た め, InAs quantum well opens の be な を growing sharper decrease し, membrane thickness の royal を high め る こ と が で き る た め で あ る. This time, the thickness of the <s:1> film is different from なる4 InAs layer をGaAsナノワ ナノワ ヤ to make に た. Optical properties evaluation 価 か ら, various InAs quantum well opens に quite す る 発 light ピ ー ク を 観 examine す る こ と が で き, の under one atomic layer growth の suppression を be presently す る こ と が で き た. Each layer の 発 light ス ペ ク ト ル の wound up intensity dependence か ら, の film thickness under one atomic layer を も つ InAs layer は excitation screwdriver 発 light を し, several atomic layer か ら な る InAs か ら は opens quantum well structure vibration な る dance い を shown す こ と を Ming ら か に し た. こ の results か ら, this law に お け る InAs の quantum well growing は opens, InAs secondary yuan island か ら atomic layer 1 へ と transitional す る こ と が points か り, initial nucleation か ら for atomic layer レ ベ ル の precision な film thickness suppression を be presently す る こ と が で き た. ま た, new た な technology と し て, Si substrate に お け る III - V compound semiconductor quantum well opens ナ ノ ワ イ ヤ の product technology を be presently し た.

项目成果

Growth of Core-Shell InP Nanowires for Photovoltaic Application by Selective-Area Metal Organic Vapor Phase Epitaxy

• DOI: 10.1143/apex.2.035004
• 发表时间: 2009-03-01
• 期刊: APPLIED PHYSICS EXPRESS
• 影响因子: 2.3
• 作者: Goto, Hajime;Nosaki, Katsutoshi;Fukui, Takashi
• 通讯作者: Fukui, Takashi

MOCVD選択成長法によるIII-V族化合物半導体ナノワイヤの形成

MOCVD选择性生长法形成III-V族化合物半导体纳米线

• 发表时间: 2008
• 期刊: 表面科学 29
• 作者: 冨岡克広;佐藤拓也;本久順一;原真二郎;福井孝志
• 通讯作者: 福井孝志

Position-controlled growth of GaAs nanowires on Si (111) by selective-area metal-organic vapor phase epitaxy

通过选区金属有机气相外延在 Si (111) 上位置控制生长 GaAs 纳米线

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Tomioka;Y. Kobayashi;J. Motohisa;S. Hara;T. Fukui
• 通讯作者: T. Fukui

Fabrication and excitation–power-density-dependent- micro-photoluminescence of hexagonal nanopillars with a single InGaAs/GaAs quantum well

具有单个 InGaAs/GaAs 量子阱的六角形纳米柱的制造和激发——功率密度相关的微光致发光

MOVPE選択成長法によるSi基板上のGaAs/AlGaAsコア・シェルナノワイヤの作製

MOVPE选择性生长法在Si衬底上制备GaAs/AlGaAs核壳纳米线

• 发表时间: 2008
• 作者: 冨岡克広;小林靖典;本久順一;原真二郎;福井孝志
• 通讯作者: 福井孝志