単一量子ドットの形成とそのナノ光学特性に関する研究

单量子点的形成及其纳米光学性质研究

基本信息

批准号：
09233216
负责人：
中村新男
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

マトリックス中に分散した半導体ナノ結晶および種々の基板条件で成長させた半導体量子ドット、半金属量子ドットを対象にして、その形成過程を明らかにすると同時に、原子間力顕微鏡(AFM)、走査トンネル顕微鏡(STM)、カソードルミネセンなどナノプローブ顕微鏡により、単一ナノ構造の量子閉じ込め効果と物性を明らかにすることを目的として、本研究が行われた。今年度の主たる成果は以下の通りである。1)自己組織化InAs量子ドットの構造と電子状態Asのキャップ層で覆われたGaAs基板上のInAsドットを超高真空中で加熱することによってAs層を取り除いた後、STM、走査トンネル分光(STS)を用いてその表面構造とInAsドットの電子状態を調べた。トンネルスペクトルから求められたバンドギャップの値は低温の発光スペクトルから求められた値にほぼ一致した。即ち、STM/STSによって単一の量子ドットの電子状態を調べられることがわかった。2)半金属ErPドット構造の形成とそのSTMによる評価OMVPE法によってInP(001)基板上に、岩塩構造を持つErP層を成長させて表面構造のAFM観察を行った。成長条件と被覆率を適当に選ぶことによってInP(001)基板上に17〜30nmのErPドットを成長させることが出来た。STM像の観察から、ErPの島構造には基板との格子不整による歪みを緩和するために、[110]に沿って転位と"Void"が生じることがわかった。また、I-V特性から得られたトンネルスペクトルはErP層の厚さによって異なる振舞いを示し、6ML以下では、ギャップが現れた。この結果は、電子と正孔に対する閉じ込め効果によって半金属相から半導体相に電子状態が変化することを示唆し、このようなクロスオーバーの観測は本研究が初めてである。

进行这项研究的目的是阐明分散在矩阵中的半导体纳米晶的形成过程，半导体量子点和半金属量子点在各种底物条件下生长在各种底物条件下，同时还阐明了使用Nananoper的量子限制效应和量子限制的量子限制（例如，使用Nananoper）（例如SCROMECER）（如Ass）（如Ass），隧道显微镜（STM）和阴极莫烯烯。今年的主要结果如下：1）自组装Inas量子点和电子状态的结构通过加热AS覆盖的AS覆盖的AS覆盖的AS覆盖的AS层层的量子层和电子状态的结构，使用STM和SCANNING TUNNEN PLASPROSCOPY（STS）检查了INAS的表面结构和电子状态。从隧道光谱获得的带隙值几乎与从低温发射光谱获得的值一致。也就是说，发现单个量子点的电子状态可以通过STM/STS检查。 2）通过OMVPE方法在INP（001）底物上生长了半金属ERP点结构及其使用STM的ERP层进行评估，以对表面结构进行AFM观察。通过适当选择生长条件和覆盖范围，在INP（001）底物上生长了17-30 nm ERP。对STM图像的观察结果表明，沿[110]出现位错和“空隙”，以减轻与底物不匹配的晶格不匹配引起的扭曲。此外，从I-V特性获得的隧道光谱根据ERP层的厚度表现出不同的行为，并且间隙出现在小于6ML的情况下。该结果表明，由于对电子和孔的限制作用，电子状态从半金属相变为半金属相，这项研究是第一次观察到这种交叉。