マルチ軸機械歪を印加した超高歪ウルトラ薄膜化ゲルマニウムによる室温電流注入光利得

使用超高应变超薄锗膜并施加多轴机械应变的室温电流注入光学增益

基本信息

批准号：
20H02635
负责人：
深津晋
金额：
$ 11.65万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

２年度では、Caサーファクタント・インターカラントエピタキシーによる超薄膜Geの形成を行った。Ge(111)上へのCa,Ge同時蒸着の後、低温でのHCl浸漬によってGeHに変換し、ゲルマナン(GeH)薄膜を形成した。６回対称のGeH(002)ピークからヘテロエピを検証した。その過程で多層GeHを得たが、共同研究先の協力を得て電荷輸送特性評価を行ったところ2x10^5cm^2/Vmと極めて大きなホール移動度が得られた。15KでGeHでは初めてのシュブニコフドハース振動が観測された。Hall効果からは2x10^11cm-2程度の単一正孔バンドの伝導、密度汎関数によるバンド計算からはバルクの軽い正孔の２倍程度の第一価電子バンドの面内有効質量が示唆され、実験結果と整合的であった。一方、初年度に共同研究先の協力を得て作製した直接接合によるnmオーダーの超薄Geのより系統的な光学評価を試みた。アモルファスAl203障壁の単結晶Ge量子井戸の直接端光学遷移を追跡し、量子サイズ効果の定量的評価を行った。電子ラマン散乱から見積もった障壁高が理論予測(4eV)を大幅に(2eV)下回り、かつデータ再現にGeのバンド端の上方シフトが必要だったことから酸化膜Ge界面およびビルトイン歪の影響が示唆される。一方、pn接合によらないインパクトイオン化を用いた電流注入室温発光をGe量子井戸で検証し、間接端の再構成を評価するための赤外分光系が必要なことがわかった。これらの結果を踏まえ、受動的な電流注入を積極利用する着想を得た。他方、昨年度からの強結合系の励起子ポラリトンを取り込む戦略にそってショートカットの強化を図った。誘多反射器へのGe貼り合わせ、固相成長Geを検討し、さらに歪制御する方法を検討した。さらにラマン分光の装置系の整備を行い、量子閉じ込めによるゾーン折返し音響フォノンが観測できる準備が整った。

在2018财年，使用CA表面活性剂插剂外部截断形成了超薄的GE膜。在GE（111）上共同蒸发Ca和GE后，通过在低温下浸入HCL，将混合物转化为GEH，形成了德国人（GEH）薄膜。从六倍的对称GEH（002）峰检查了杂epip。在此过程中，获得了多层GEH，但是在联合研究人员的合作中，评估了电荷运输特征，从而导致2x10^5cm^2/vm的极大孔迁移率。在15K时，GEH观察到了第一个Shubnikovdhaas振动。霍尔效应表明，传导一个约2x10^11cm-2的单个孔带，使用密度函数的带计算表明，第一次价电子带的平面内有效质量，大约是散装中的灯孔的两倍，这与实验结果一致。同时，在第一年，我们试图通过与联合研究伙伴的合作产生的直接连接对NM的超薄磁场进行更系统的光学评估。跟踪了无定形AL203屏障单晶GE量子孔的直接光学转变，并对量子大小效应进行了定量评估。电子拉曼散射估计的屏障高度显着低于理论预测（4EV）（2EV），并且需要GE的带边缘向上移动以重现数据，这表明氧化物地理界面和内置失真的影响。另一方面，发现使用不受PN连接的冲击电离来评估当前注入室温的需要，并且红外光谱系统对于评估间接边缘的重建是必要的。基于这些结果，我们激发了积极利用被动电流注入的想法。另一方面，根据去年以来，我们根据融合了高度粘合的激子北极星的策略来加强捷径。我们研究了与多射线置换剂和固相沉积的GE的GE键合，并进一步研究了一种控制失真的方法。此外，已经维持了拉曼光谱系统，并且由于量子限制而进行了预测区域反向声音子的准备。