有機金属気相選択成長法による化合物半導体ナノワイヤのナノ発光素子応用

【研究目的】理論上盗聴不可能な量子暗号通信技術実現に向け、単一半導体量子ドットによるオンデマンド型単一光子源の研究が活発化している。オンデマンド型単一光子源の実現には、量子ドットの位置・サイズを加工損傷無く適切に制御することが重要である。しかし、従来の平面(プレーナ)技術を基盤とする量子ドット形成技術では、量子ドットの位置・サイズ制御や加工損傷無く光取出効率を向上させることが困難である。一方有機金属気相選択成長法では、高い光取出効率を有するナノワイヤの内部に単一量子ドットを埋め込んだ構造(ナノワイヤ量子ドット)を加工損傷無く形成でき、その位置・サイズ制御が容易である。本研究では、有機金属気相選択成長法で形成したナノワイヤ量子ドットによる、オンデマンド型単一光子源の実現を目的とする。【研究内容・意義・重要性】採用第1年度目は、優れた電子・光学特性を有するInGaAs系のナノワイヤ量子ドットの作製技術確立を目標とした。目標達成には、InGaAsナノワイヤの高度な形状・混晶組成制御技術が必要である。そこで、ナノワイヤの形成・制御に重要であるV/III比(V族原料とIII族原料の供給比)がナノワイヤ形状・混晶組成へ与える影響を調査した。その結果、V/III比はナノワイヤ形状・混晶組成に大きく影響することがわかった。更に、その影響の大きさはIII族原料の供給比(InとGa原料の供給比)に依存して変化することがわかった。これは、III族原料の供給比によってナノワイヤ表面へのInとGaの取り込み方が変化するためである。この成果は、2件の国際会議発表(口頭)及び1件の学術論文(査読あり)として公開されており、本研究課題の達成において重要な知見である。そして、電子・光学材料分野の発展に貢献するだけでなく、他の技術分野にも波及効果があると考えられる。

【研究目的】理論上盗聴不可能な量子暗号通信技術実現に向け、単一半導体量子ドットによるオンデマンド型単一光子源の研究が活発化している。オンデマンド型単一光子源の実現には、量子ドットの位置・サイズを加工損傷無く適切に制御することが重要である。しかし、従来の平面(プレーナ)技術を基盤とする量子ドット形成技術では、量子ドットの位置・サイズ制御や加工損傷無く光取出効率を向上させることが困難である。一方有機金属気相選択成長法では、高い光取出効率を有するナノワイヤの内部に単一量子ドットを埋め込んだ構造(ナノワイヤ量子ドット)を加工損傷無く形成でき、その位置・サイズ制御が容易である。本研究では、有機金属気相選択成長法で形成したナノワイヤ量子ドットによる、オンデマンド型単一光子源の実現を目的とする。【研究内容・意義・重要性】採用第1年度目は、優れた電子・光学特性を有するInGaAs系のナノワイヤ量子ドットの作製技術確立を目標とした。目標達成には、InGaAsナノワイヤの高度な形状・混晶組成制御技術が必要である。そこで、ナノワイヤの形成・制御に重要であるV/III比(V族原料とIII族原料の供給比)がナノワイヤ形状・混晶組成へ与える影響を調査した。その結果、V/III比はナノワイヤ形状・混晶組成に大きく影響することがわかった。更に、その影響の大きさはIII族原料の供給比(InとGa原料の供給比)に依存して変化することがわかった。これは、III族原料の供給比によってナノワイヤ表面へのInとGaの取り込み方が変化するためである。この成果は、2件の国際会議発表(口頭)及び1件の学術論文(査読あり)として公開されており、本研究課題の達成において重要な知見である。そして、電子・光学材料分野の発展に貢献するだけでなく、他の技術分野にも波及効果があると考えられる。