励起子トランジスタの室温動作実証と励起子輸送の学理探求

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本研究は，高品質結晶成長が前提となる．結晶欠陥は残留キャリアを発生させるとともに，キャリアの散乱中心ならびに励起子の非輻射再結合中心となるからである．この高品質結晶成長における課題は，格子整合基板が存在しない中での単結晶膜の実現である．今年度は(ZnO)x(InN)1-x (以後ZIONと呼ぶ) の高品質結晶成長のために，基板温度とZION膜の結晶品質との相関を評価し， 0.07度の(0002)面ロッキングカーブの半値幅と，0.4 nmの表面の二乗平均平方根(Root mean square: RMS)粗さを有する高品質なZION膜の作製に成功した．ZION膜はZnO基板上に室温，150℃，450℃の基板温度で作成した．結晶品質について，面外配向性をX線回折，表面平坦性を原子間力顕微鏡によって評価した．結果として150℃以下で作成したZION膜は450℃で作成したZION膜に比べて面外配向性と表面平坦性に優れていることが分かった．これはInNの熱解離に起因する二次核形成が低温成膜では抑制されたことが原因であると考えられる．また，低温で作製したZION膜の2θ-ωスキャンのピーク位置は450℃で作製したZION膜のピーク位置より低角側に観測されたことから，低温で作製したZION膜がコヒーレント成長していることを示唆している．面極性や表面モフォロジーといった基板のパラメータに加え，基板温度によっても付着原子の表面マイグレーションを促進することが，ZION膜の高品質結晶成長に重要であることが分かった．今後は，さらなる高品質化のために基板温度とZION膜の結晶品質との相関をさらに詳細に調査する．また，現状のZION膜の電気特性や光学特性をホール測定やPL測定によって評価する．