レーザ光励起STMによる半導体極微細構造の特性評価

利用激光激发STM评估半导体超微结构的特性

基本信息

批准号：
07650356
负责人：
高橋琢二
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.レーザ光照射下において、キャリア密度5×10^<16、>3×10^<17、>1×10^<18>cm^<-3>の3種類のn型GaAs試料でのトンネル電流-電圧スペクトルを走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて測定した。その結果、レーザ光を照射しない場合には、いずれの場合も表面のフェルミレベルがミッドギャップ近傍にピニングしていることに対応したスペクトルが得られたのに対し、レーザ光を照射したときには、明瞭な表面光電位効果がみられ、また、低キャリア密度の試料ほど光に対する感度が高いことがわかった。これは、低キャリア密度の試料ほど表面空乏層を小さくするために必要な表面正電荷量が少ないとともに、不純物を介した再結合確率が低いためフォトキャリアがより効率的に働けることから理解される。一方、そもそも表面空乏層を持たないInAsでは、レーザ光照射によるスペクトルの変化がほとんどなく、GaAsで得られた結果が主として表面空乏層の低減効果であることを裏付けた。2.STMでのトンネル電流の光変調効果からキャリア密度3×10^<17>cm^<-3>のn型GaAsの室温における光吸収スペクトルを測定したところ、バンドギャップよりも20meV程度低いエネルギ領域に大きな吸収ピークが存在することがわかった。このピークは、伝導帯-価電子帯間遷移によるものではなく、不純物あるいは表面準位に起因するものと考えられるが、詳細はまだ明らかになっていない。3.ノンドープGaAs/AlGaAs多重量子井戸構造の劈開断面をレーザ光照射下でSTM観察した。GaAsでのみ吸収されるエネルギの光を照射したところ、STM像においてGaAs領域とAlGaAs領域との間に明瞭なコントラストが得られるとともに、それが光強度に応じて変化することがわかった。これは、通常のSTM観察では困難であった組成イメージ像の獲得が可能であることを示したものである。

1。使用扫描隧道显微镜（STM）测量了三种类型的N型GAAS样品的隧道电流电压光谱，5×10^<16，> 3×10^<17，> 3×10^<17和> 1×10^<18> cm^<-3>。结果，当激光束未辐照时，获得了一个频谱，该频谱与在所有情况下在MIDGAP附近固定的表面费米水平相对应，而当激光束被辐照时，观察到清晰的表面光电效应，并且发现具有较低载体密度的样品对光敏感更敏感。从较低的载体密度样品具有减少表面耗竭层所需的较小的表面正电荷，而通过杂质重组的概率越低，因此光载体可以更有效地工作，因此可以理解这一点。另一方面，在没有表面耗竭层的INA中，由于激光光照射而导致的光谱几乎没有变化，而使用GAAS获得的结果主要是减少表面耗竭层的效果。 2。从隧道电流在STM处的光调节作用，测量了载体密度为3×10^<17> cm^<-3>的N型GAA的光吸收光谱，测量了室温，发现在大约20 MEV的能量区域中，大约20 MEV的吸收峰值存在较大的吸收峰。该峰被认为是由于杂质或表面状态而不是传导带价带过渡引起的，但尚未明确细节。 3。在激光光照射下，STM观察到非掺杂的GAAS/藻类多量子井结构的裂片截面。当仅使用GAA吸收的能量光照射时，发现在STM图像中GAAS和Algaas区域之间获得了明显的对比度，并且根据光强度的变化。这表明可以获取成分图像，这很难通过普通的STM观测来实现。