電子ビーム描画法とMOCVD選択成長による量子箱レーザー試作に関する研究

利用电子束光刻和MOCVD选择性生长生产量子盒激光器原型的研究

基本信息

批准号：
05750279
负责人：
永宗靖
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、まず電子ビーム描画法と化学エッチング法を用い、GaAs基板上にSiO_2の微細パターンを形成し、その上に減圧MOCVD法による選択成長を行うことでGaAs量子箱(量子ドット)構造の作製を試みた。また、その際化学エッチングの最適化、マスクサイズの微細化、および結晶成長条件の最適化を行うことで、良質なナノメータースケールの量子箱構造を再現性良く作製できる技術を確立した。そして、量子箱構造からの強い発光とブルーシフトを観測し、本研究における作製方法が量子箱の作製に有効であることを実証した。量子箱構造によるキャリアーの3次元閉じ込め効果の確認については、励起子からのフォトルミネッセンス(PL)スペクトルのブルーシフトの観測の外PLスペクトルの磁場依存性の測定により行った。また、フォトルミネッセンス励起(PLE)スペクトルの測定やPLスペクトルの時間分解測定を行うことで量子箱内のキャリアー寿命の測定や量子箱内へのキャリアーの拡散に関するダイナミクスについての知見を得た。一方、色々なサイズの量子箱構造を作製し、それらのPLスペクトルのブルーシフト量のサイズ依存性を測定することで量子サイズ効果の3次元量子井戸幅依存性を測定し理論との比較を行った。現在、これらの実験結果のさらに詳しい解析により、いくつかの重要な知見を得ているが、これと平行して量子箱レーザーの試作や新しいタイプの量子箱レーザー構造の考案を行っている。

在这项研究中，我们首先尝试通过使用电子束照明和化学蚀刻方法来制造GAAS量子盒（量子点）结构，以在GAAS基板上形成精细的SIO_2模式，并通过降低的压力MOCVD方法在其上选择性地生长它。此外，通过优化化学蚀刻，面膜大小的微型化以及优化晶体生长条件，我们建立了一项技术，可以使高质量的纳米尺度量子盒结构可重复可重复。然后，我们观察到了从量子盒结构的强烈发射和蓝色移位，这表明本研究中的制造方法对于制造量子盒有效。通过测量来自激光器的光致发光（PL）光谱观察的外部PL光谱的磁场依赖性，对量子盒结构的3D限制效应进行了确认。此外，通过测量光致发光激发（PLE）光谱和时间分辨的PL光谱，我们深入了解了测量量子盒中载体寿命的动力学，并将载体扩散到量子盒中。另一方面，制造了各种尺寸的量子盒结构，并测量其PL光谱的蓝移量的尺寸依赖性，以测量量子大小效应的3D量子孔宽度依赖性，并与该理论进行比较。当前，对这些实验结果的进一步详细分析提供了一些重要的见解，同时，它们一直在研究原型量子盒激光器并设计新型的量子盒激光结构。