人工原子″スーパーアトム″の作製と評価

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平成9年度は、人工原子″スーパーアトム″の作製に関する基礎検討として、分子線エピタキシャル成長方を用いた微細構造形成の検討、また、そのネットワーク化に向けた検討を行うとともに、自己形成量子ドットの作製および光学的評価を行ない、以下のような結論を得た。(1)InP基板表面に正方形のメサ(台地状の構造)に線状のメサが結合した構造を加工により形成し、この上に分子線エピタキシ(MBE)法によりInAlAs/InGaAs/InAlAs構造の成長を行った。詳細な構造観察の結果、適切な成長条件下で、正方形メサ上にInGaAs量子ドットが、線状メサ上にInGaAs量子細線が形成され、InAlAs/InGaAs系の材料を用いた選択成長が人工原子構造の作製、およびその多数個連結した素子の作製に関して今後有用であることが示唆された。(2)詳細な光学的測定によって、上記のInGaAs量子細線・量子ドットの結合部分には高さ100meV程度のポテンシャル障壁が存在することが明らかとなった。また、初期加工基板形状・成長条件等を様々に変えて形成した細線・ドット結合構造の構造観察から、ドット・細線・ポテンシャル障壁のサイズが、初期基板形状・成長条件により精密に制御可能であることが明らかとなり、InAlAsを核とする人工原子およびネットワークの形成手法に関する重要な知見を得た。(3)また、格子不整合系の人工原子作製の可能性に関する基礎検討として、GaAs/InAs自己形成量子ドットの形成、および光学的評価を行い、ウェット層とドットのクーロン相互作用が光学的特性に影響を及ぼすことが判明した。