結晶対称性の低下に起因した半導体ヘテロ界面での光物性と電子状態の変化

由于晶体对称性的降低，半导体异质界面的光学性质和电子状态发生变化

基本信息

批准号：
16760025
负责人：
山下兼一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

GaInPを有機金属気相成長(MOVPE)法でGaAs(001)基板上に成長させると、<111>方向に自然超格子構造が形成されることが知られている。近年、自然超格子GaInP/GaAs界面において混晶化や電荷の蓄積が起こることが指摘された。本研究では、自然超格子を形成したGaInPとGaAsのヘテロ界面に誘発された界面2次元電子ガスの起源と界面近傍での電子状態の変化を明らかにするために、光学的測定手法による実験と詳細なバンド計算を行った。そして、結晶対称性の変化が引き起こすユニークな物性変化を明らかにした。フォトルミネッセンス測定においては、構造変化が起こっているのはGaInP層であるのにも関わらず、GaAsからの発光のスペクトル形状も自然超格子構造形成によって大きく変化した。新しく観測された発光は、高濃度な2次元電子蓄積によるフェルミ準位の伝導帯との縮退が起因した信号であることを明らかにした。また、ヘテロ界面に垂直な静磁場下において、2次元電子蓄積に起因した明瞭なシュブニコフード・ハース振動を観測することに成功した。界面内部電界の大きさは自然超格子の形成度合いとともに大きくなることを見出した。また、ラマン散乱測定においては、電子蓄積に起因したGaAsの光学フォノンの近傍にプラズモン-フォノン結合モードを観測し、蓄積電子濃度の自然超格子形成度合い依存性が従来報告されていた電気測定によるものとは異なった傾向にあることを見出した。そして、これらの実験結果を裏付けるために、半経験的な手法でバンド構造計算を行った。その結果、自然超格子構造形成による界面2次元電子ガスは、その電荷量だけでなく空間分布も大きく変化するということを示した。これらの結果は、GaInP系電子デバイスをアレンジするための重要な知見になるものと位置付けることができる。

众所周知，当通过金属有机蒸气沉积（MOVPE）方法上在GAAS（001）底物上生长GAGEP时，就会在<111>方向上形成自然的超级晶格结构。近年来，已经指出，混合晶体和电荷积累发生在天然的超级晶格Gainp/GAAS界面处。在这项研究中，我们使用光学测量方法进行了实验和详细的频带计算，以阐明界面中二维电子气体的起源，这是由Gainp和GAAS之间的异性界面引起的，Gainp和GAA之间形成了天然超级晶格，以及界面附近电子状态的变化。还揭示了由晶体对称性变化引起的独特物理变化。在光致发光的测量中，尽管结构变化发生在Gainp层中，但由于自然超级晶格结构的形成，GAAS发射的光谱形状也发生了很大变化。据表明，由于高浓度的二维电子积累，新观察到的发光是由费米水平的传导带引起的信号。此外，我们已经成功地观察了由垂直于异性界面的静态磁场下的二维电子累积引起的清晰的Shubnico Haas振动。发现内部电场的大小随自然晶格的形成程度而增加。此外，在拉曼散射测量中，由于电子积累而在GAAS的光学声子附近观察到等离子体 - Phonon耦合模式，并发现积累电子浓度对自然超级突变性形成程度的依赖性往往与常规报告的电气测量值不同。然后，为了支持这些实验结果，使用半经验技术进行带结构计算。结果，结果表明，通过自然晶格结构的形成产生的界面二维电子气体不仅会改变电荷量，而且会改变界面二维电子气的空间分布。这些结果可以看作是安排基于GAEGP的电子设备的重要见解。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Temperature-insensitive refractive index of GaAsBi alloy for laser diode in WDM optical communication

DOI：
10.1002/pssc.200564110
发表时间：
2006-03
期刊：
Physica Status Solidi (c)
影响因子：
0
作者：
K. Yamashita;M. Yoshimoto;K. Oe
通讯作者：
K. Yamashita;M. Yoshimoto;K. Oe

Order-parameter dependence of spontaneous electron accumulation at Ga_<0.5>In_<0.5>P/GaAs studied by Raman-scattering and photoluminescence measurements

通过拉曼散射和光致发光测量研究 Ga_<0.5>In_<0.5>P/GaAs 自发电子积累的有序参数依赖性

DOI：
发表时间：
期刊：
Proceedings of the 27th International Conference on the Physics of Semiconductors (to be published)
影响因子：
0
作者：
K.Yamashita;K.Oe;T.Kita;O.Wada;Y.Wang;C.Geng;F.Scholz;H.Schweizer
通讯作者：
H.Schweizer

New fabrication method of self-written waveguide by using photosensitive polyimide

光敏聚酰亚胺自写波导制作新方法