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，我们首先使用电子束光刻和化学蚀刻在GaAs衬底上形成了SiO_2的精细图案，然后使用低压MOCVD选择性地生长它以形成我尝试制作的GaAs量子盒（量子点）结构。它。此外，通过优化化学刻蚀、微型化掩模尺寸和优化晶体生长条件，我们建立了一种能够生产具有良好再现性的高质量纳米级量子盒结构的技术。然后我们观察到量子盒结构的强光发射和蓝移，证明本研究中使用的制造方法对于制造量子盒是有效的。通过观察激子的光致发光（PL）光谱的蓝移并测量PL光谱对磁场的依赖性，证实了量子盒结构对载流子的三维限制效应。此外，通过测量光致发光激发（PLE）光谱和PL光谱的时间分辨测量，我们获得了有关量子盒内载流子寿命以及载流子扩散到量子盒中的动力学的知识。另一方面，通过制作不同尺寸的量子盒结构并测量其PL光谱蓝移量的尺寸依赖性，我们测量了量子尺寸效应对三维量子阱宽度的依赖性，并与理论进行了比较塔。目前，通过对这些实验结果进行更详细的分析，我们已经获得了一些重要的发现，同时我们还在研究量子盒激光器原型并设计新型量子盒激光器结构。