III-V族化合物半導体における希土類原子配置による局在スピンの制御と物件

III-V族化合物半导体中稀土原子排列对局域自旋和性能的控制

• 批准号: 11125209
• 负责人: 藤原 康文
• 金额: $ 1.92万
• 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 (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11125209/
• 关键词: 希土類元素; III-V族半導体; 有機金属気相エピタキシャル法; 局所構造; 臨界成長温度; エルビウム; 共添加

本研究では、『原子レベルでの結晶成長・不純物添加技術』と『ミクロ構造の直接的評価技術(蛍光EXAFS法やX線CTR散乱法)』の有機的結合を基盤として、III-V族化合物半導体中に「局在スピン」を有する希土類元素を原子のレベルで精密配置することにより、遍歴キャリアと「局在スピン」間のスピン交換相互作用を人為的に設計・制御し、新しい物性・機能を効果的に発現させることを目的とする。本年度は、希土類元素としてErを取り上げ、その原子周辺局所構造を特定化することを目的に、有機金属気相エピタキシャル(OMVPE)法により各種III-V族半導体への「Er,O共添加」に取り組んだ。GaAsにおいては成長雰囲気に微量の酸素を添加することによりEr原子周辺の局所構造が単一化され、「Er-20配位(その局所構造はGaサイトを置換したErの最近接格子点に2つの酸素原子を有する)」が選択的に形成されることを明らかにした。その結果として、Er発光強度が2桁程度増大した。一方、試料作製時の成長温度依存性より、Er-20配位の単一化には「臨界成長温度」が存在し、それより高温側では単一化が抑制されることを見出した。一方、InPやGaPにおいてはEr原子周辺に酸素の関与した局所構造の形成を示唆する新しいEr発光線が観測された。特に、発光スペクトルの比較より、GaAsで見られた「Er-20配位」がGaPにおいても部分的に形成されることを見出した。さらに、その発光強度の温度消光特性がGaAsに比べて、3桁程度小さいことを明らかにした。

基于“原子水平的晶体生长和杂质添加技术”和“直接微观结构评估技术（荧光EXAFS方法和X射线CTR CTR散射方法）的有机键”，该研究旨在人工设计和控制遗产载体和“本地化级别”之间的旋转旋转旋转相互作用的旋转交换，并在稀有的地面上进行组合，以II级别的分组，以II的成分分组”，该级别的组合构成了“本地化”。在原子中，我们将ER作为稀土元素有效地创建了新的物理特性和功能，并使用“ IIII-V组半导体共同添加了ER和O”，使用金属有机蒸气相位表相位相位epepapagial（OMVPE）的方法，以确定其围绕其量的当地结构。原子统一，并揭示了“ ER-20协调（局部结构在ER的最接近晶格点具有两个氧原子，取代了GA位点）”。 As a result, the Er emission intensity increased by about two orders of magnitude.另一方面，样品制备过程中生长温度的依赖性表明，UN-ER-20协调存在“临界生长温度”，并且在较高的温度方面被抑制了一体。另一方面，在INP和GAP中观察到了新的ER发射线，这表明形成了涉及ER原子氧气的局部结构。特别是，通过比较发射光谱，发现在GAAS中看到的“ ER-20协调”部分形成在间隙中。此外，揭示了发光强度的温度淬灭特性比GAAS小三个数量级。

项目成果

Y. FUJIWARA: "Er-related luminescence from self-assmbled InAs quantum dots doped with Er by organometallic vapor phase epitaxy"Journal of Luminescence. (印刷中). (2000)

Y. FUJIWARA：“通过有机金属气相外延法掺杂 Er 的自组装 InAs 量子点的 Er 相关发光”（出版中）。