MOCVD法によるIII族窒化物半導体ナノ構造形成と単一光子発生器の実現

MOCVD法III族氮化物半导体纳米结构的形成及单光子发生器的实现

• 批准号: 10J09067
• 负责人: 崔 [ギ]鉉 (2012)
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J09067/
• 关键词: GaN量子ドット; ナノワイヤ; MOCVD選択成長; 室温発光; 単一光子発生; 励起子分子; GaNナノワイヤ

窒化ガリウム(GaN)で代表されるIII族窒化物半導体は、青紫色や深紫外域の発光デバイスのみならず高温動作が可能な単一光子発生源用材料としても注目されている。本研究では、高品質な結晶成長が可能である、位置制御した窒化物半導体ナノワイヤとその内部に挿入されるGaN量子ドットの結晶成長技術の開発に取り組んできた。これまで、AlGaNを障壁層とする高品質ナノワイヤ内GaN量子ドットから、52meVに及ぶ巨大な束縛エネルギーをもつ励起子分子からの発光を観測している。今年度に得られた結果は大きく3つが挙げられる。ナノワイヤ内GaN量子ドットのMOCVD選択成長では(1)量子ドットの形成における各種成長条件の依存性を詳細に調べた。たとえば量子ドットの成長後、適切な成長中断条件を設けることによって単一のGaN量子ドットがナノワイヤ中に形成できることなどがわかった。これらはMOCVD選択成長法を用いた単一GaNナノワイヤ量子ドットの形成に非常に重要な技術であると考えられる。また、単一ナノワイヤ量子ドットを用いたフォトルミネッセンス(PL)の温度依存性を調べることにより(2)室温における発光を観測した。PL積分強度のアレニウスプロットで見積もられた活性化エネルギーは約350血eVと非常に大きく、ドットの第一準位とAIGaN障壁層のエネルギー差に相当するものであると考えられる。これは位置制御ナノワイヤ内GaN量子ドットドット中にキャリアが強く閉じ込められていることを示唆する結果である。単一量子ドットからの室温PL発光は、III-V族半導体量子ドットを用いたこれまでの報告でも数少なく、今後高温動作が可能な量子ドットベースの光源(たとえば単一光子源など)への応用が期待できる。さらに光子相関法による単一光子発生検証実験を行った。単一光子の特徴である、時間延長0での強度相関関数の低下(光子のアンチバンチング)が確認された。しかし単一光子源を証明する明瞭な値ではなかったため、今後その原因究明とそれらを意識した構造のさらなる最適化が必要である。

Smothering the ガ リ ウ ム (GaN) で representative さ れ る III clan smothering compound semiconductor は, blue purple や deep purple outland の 発 light デ バ イ ス の み な ら ず high temperature could easily が な 単 a photon 発 students with material と し て も attention さ れ て い る. This study で は, high-quality な crystallization growth may が で あ る, location suppression し た smothering compound semiconductor ナ ノ ワ イ ヤ と そ の internal に scions into さ れ る GaN quantum ド ッ ト の crystal growth technology の 発 に group take り ん で き た. こ れ ま で, AlGaN を barrier layer と す る high-quality ナ ノ ワ イ ヤ in GaN quantum ド ッ ト か ら, 52 mev に and huge ぶ な bound エ ネ ル ギ ー を も つ excitation screwdriver molecular か ら の 発 light を 観 measuring し て い る. The られた result of に this year is に large く く3 が挙げられる が挙げられる. Within ナ ノ ワ イ ヤ GaN quantum ド ッ ト の MOCVD sentaku growth で は (1) quantum ド ッ ト の form に お け る various growth conditions detailed に adjustable べ の dependence を た. Quantum ド た と え ば ッ ト の growth conditions, adequate な growth after interrupt を set け る こ と に よ っ て 単 a の GaN quantum ド ッ ト が ナ ノ ワ イ ヤ に forming で き る こ と な ど が わ か っ た. を こ れ ら は MOCVD sentaku growth method with い た 単 a GaN ナ ノ ワ イ ヤ quantum ド ッ ト の form に very important な に technology で あ る と exam え ら れ る. ま た, 単 ナ ノ ワ イ ヤ quantum ド ッ ト を with い た フ ォ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス (PL) の temperature dependence を べ る こ と に よ り (2) at room temperature に お け る 発 light を 観 measuring し た. PL intensity of integral の ア レ ニ ウ ス プ ロ ッ ト で see product も ら れ た activeness エ ネ ル ギ ー は about 350 blood eV と very big に き く, ド ッ ト の first was reasonably a と AIGaN barrier layer の エ ネ ル ギ ー poor に quite す る も の で あ る と exam え ら れ る. こ れ は position suppression ナ ノ ワ イ ヤ in GaN quantum ド ッ ト ド ッ ト in に キ ャ リ ア が strong く closed じ 込 め ら れ て い る こ と を in stopping す る results で あ る. 単 a quantum ド ッ ト か ら の PL 発 は light at room temperature, III - V semiconductor quantum ド ッ ト を with い た こ れ ま で の report で も number less な く, high temperature in the future could easily が な quantum ド ッ ト ベ ー ス の light source (た と え ば 単 a photon source な ど) へ の 応 with が expect で き る. Youdaoplaceholder0 photon phase relationship method による単 one-photon generation 検 practical demonstration を practice った. 単 a photon の, 徴 で あ る, prolonged 0 で の strength phase masato masato number の is low (photons の ア ン チ バ ン チ ン グ) が confirm さ れ た. A photon source し か し 単 を prove す る clear な numerical で は な か っ た た め, future そ の reason in Ming と そ れ ら を consciousness し た tectonic の さ ら な る optimization が necessary で あ る.

项目成果

位置制御単一GaN/AlGaNナノワイヤ量子ドットの光子相関測定

位置控制单 GaN/AlGaN 纳米线量子点的光子相关测量

• 发表时间: 2012
• 作者: 崔埼鉉;加古敏;有田宗貴;荒川泰彦
• 通讯作者: 荒川泰彦

Site-controlled GaN quantum dots in GaN/AlN nanowires selectively grown on patterned GaN/sapphire(0001) by metalorganic chemical vapor deposition

通过金属有机化学气相沉积在图案化 GaN/蓝宝石 (0001) 上选择性生长 GaN/AlN 纳米线中的位点控制 GaN 量子点

• 发表时间: 2011
• 作者: 崔埼鉉;加古敏;有田宗貴;荒川泰彦;崔〓鉉;崔〓鉉
• 通讯作者: 崔〓鉉

Metalorganic chemical vapor deposition growth and optical characteristics of site-controlled single GaN/AlGaN quantum dots in nanowires

纳米线中位点控制单GaN/AlGaN量子点的金属有机化学气相沉积生长和光学特性

• 发表时间: 2012
• 作者: Kihyun Choi;Munetaka Arita;and Yasuhiko Arakawa
• 通讯作者: and Yasuhiko Arakawa

Selective area MOCVD growth of GaN nanowires with high controllability

高可控性选择性区域 MOCVD 生长 GaN 纳米线

• 发表时间: 2010
• 作者: 崔埼鉉;加古敏;有田宗貴;荒川泰彦;崔〓鉉;崔〓鉉;崔〓鉉;崔碕鉱;崔碕鉱
• 通讯作者: 崔碕鉱

Site-Controlled Growth of Single GaN Quantum Dots in GaN/AlGaN Nanowires

GaN/AlGaN 纳米线中单 GaN 量子点的位点控制生长

• 发表时间: 2012
• 作者: Kihyun Choi;Munetaka Arita;Satoshi Kako;and Yasuhiko Arakawa
• 通讯作者: and Yasuhiko Arakawa