化合物半導体のフォトニック結晶と発光素子の集積化の研究

化合物半导体光子晶体与发光器件集成研究

基本信息

批准号：
05F05350
负责人：
福井孝志
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

有機金属気相(MOVPE)選択成長による化合物半導体フォトニック結晶の作製に関する技術確立を目的とし、本年度は主にInGaAs/GaAs単一量子井戸構造を有するナノピラーを三角格子状に配した周期構造の作製を行った。ナノピラーからのフォトルミネセンス(PL)発光スペクトルのピラーサイズ依存性に関して評価し、構造制御の観点から検討を行った。GaAs(111)B基板に三角格子状のSiO_2周期パターンを電子線リソグラフィにより部分的に形成した後、基板開口部にのみInGaAs/GaAs量子井戸を有するサンプル1及び、比較のためGaAsナノピラー上にInGaAs層を配しただけのサンプル2を結晶成長させた。今回作製した三角格子状周期パターンは、ピッチ(a)を430〜704nmで変化させ、開口部の直径(d)との比(d/a)を0.3とした。光学的評価にはμmオーダの微小領域のみを励起し、その発光スペクトルを測定可能な顕微PL法を用いた。走査型電子顕微鏡観察からサンプル1・2共に、(111)B面を上面に、{-110}垂直ファセットを側面に持つ均一な六角形ナノピラーの形成が確認された。直径が小さくなるにつれてナノピラーは高くなるため、それと同時に、サンプル1ではInGaAs井戸層厚が増加すると考えられる。またナノピラーの横方向からの量子閉じ込め効果が支配的であるとすれば発光ピークは高エネルギ側ヘシフトするため、確認された低エネルギ側へのピークシフトは、ナノピラー中のInGaAs層へのIn及びGa原子の取り込まれ方の違いによるものと推察される。観測されたサンプル1・2の長波長側へのピークシフト量の差異は、サンプル1すなわち、InGaAs/GaAs量子井戸構造における、縦方向からの量子閉じ込め効果の寄与にほかならず、ナノピラー中の量子閉じ込め効果を今回初めて確認することに成功したと考えられる。

为了建立技术来通过选择性生长金属蒸气相（Movpe）来制备化合物半导体光子晶体，今年，我们制造了一种周期性结构，在该结构中，具有INGAAS/GAAS单量子量井结构的纳米柱主要以三角形的链状形状排列。评估了来自纳米圆骨的光致发光（PL）发射光谱的支柱大小依赖性，并从结构对照的角度研究了结果。在通过电子束光刻在GAAS（111）B底物上部分形成三角形晶格样SIO_2周期图后，仅在底物开口处使用INGAAS/GAAS量子孔的样品1，并在GAAS纳米尺寸上放置的INGAAS层的样品2种类。这段时间制造的三角形晶格样周期模式通过430至704 nm的俯仰（a）更改，孔径与直径（d）的比率（d/a）设置为0.3。为了进行光学评估，仅激发了μM上的微区域，并使用微孔方法来测量微观PL方法的发射光谱。从扫描电子显微镜观测值中，可以证实，在顶部表面上具有（111）B表面的均匀的六边形纳米柱，并且形成了两个样品1和2侧面的{-110}垂直方面。随着直径的减小，纳米骨的增加，同时，Ingaas井层厚度被认为在样本1中会增加。此外，如果纳米侧方向的量子约束效应是主要的，那么估计的高能量偏向于高能的峰值，因此，发射峰向高能量的变化，因此，估计的ga均在较低的范围内融入到等于的峰值。在纳米柱中。观察到的样品1和2向长波长侧的峰值移位量的差异不过是样本1中纵向方向的量子约束效应的贡献，即INGAAS/GAAS量子量井结构，并且人们认为，我们首次成功证实了纳米氏菌中的量子约束效应。