有機金属気相選択成長法を用いたナノ結晶の作製とそのフォトニックデバイスへの応用

有机金属气相选择生长法制备纳米晶及其在光子器件中的应用

• 批准号: 05J08890
• 负责人: 竹田 潤一郎
• 金额: $ 1.15万
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08890/
• 关键词: 有機金属気相成長; 選択成長法; 二次元フォトニック結晶スラブ; インジウム憐; インジウムガリウム砒素; 横方向成長; 有機金属気相成長法; 化合物半導体; ガリウム砒素

光通信波長帯域の光を発光可能なインジウム燐系材料を用いた二次元フォトニック結晶スラブ発光素子への応用を目指し、有機金属気相選択成長法を用いてインジウム燐・インジウムガリウム砒素の二次元空孔周期配列の作製に取り組み、またその実現に向けインジウム燐系へテロ構造周期配列の作製に取り組んだ。空孔配列の作製は、六角形形状の酸化シリコンマスクを三角格子状に周期的に配列したインジウム燐(111)基板上に、インジウム燐やインジウムガリウム砒素を、有機金属気相成長装置を用いて結晶成長することにより、マスク開口部からのみ結晶成長が開始され、垂直な側面を持つ均一な六角ネットワーク(空孔)構造を形成出来る。フォトニック結晶の効果(フォトニックバンドギャップによる光の閉じ込め等)を得るには、その空孔サイズや周期、成長高さ等を最適化しなくてはならないが、有機金属気相選択成長法では、成長条件によっては縦方向の成長だけでなく横方向の成長が支配的になり、空孔が埋まってしまうことがある。そのため、基板面方位、成長条件の依存性を確認することにより、(111)B面基板に650〜700℃で成長することにより、マスク基板を踏襲した横方向成長の少ない空孔配列を、光通信波長帯域でフォトニックバンドギャップが出現する500nm周期で作製することに成功した。さらには、上記成長条件を用いてインジウムガリウム砒素量子井戸を内包したインジウム燐空孔配列を作製することにも成功し、フォトルミネッセンス測定では量子井戸層からの強い発光を確認している。これは、量子井戸層を上下だけでなく、横方向成長により側面もバリア層で覆っているため、表面再結合等を抑制し発光効率が向上したためと考えられる。以上より、空孔配列の空孔サイズや周期等を発光波長に合わせて最適化することにより、フォトニック結晶の効果を持った発光素子の実現が可能であると考えられる。

旨在使用依赖光子晶体平板 - 发射元件应用于两个维光晶体平板，该元件可以在光学通信波长带中发出光，使用有机金属相位选择方法，他在光学通信波长波段中发出二维二维方法，他在极点周期性序列的生产，并致力于生产恐怖分子的磷磷系统的恐怖结构序列以实现这一目标。空阵列的产生使用磷磷二磷砷和有机甲基相生长装置在磷（111）底物上，这是由六角形的硅面膜定期排列的，仅从面具开口开始晶体生长，并且可以形成具有垂直方面的统一六角网络（孔）结构。为了获得光子晶体的效果（由于光子带隙等引起的光的对抗等），必须优化孔的大小，周期，生长高度等，但在有机金属相选择的生长方法中。根据生长条件的不同，不仅垂直生长，而且水平生长也可能占主导地位，并且可以填补孔。因此，通过确认对底物表面方向和生长条件的依赖，（111）在B-表面板上生长在650至700°C的情况下，按照蒙版底物的一定孔，它是轻微的在使其在500nm循环中使其在通信波长频段中出现光子频带隙。此外，使用上述生长条件创建一个含磷脂量量子孔的磷酸二磷序列是成功的，并且光湿度测量已证实了量子井层的强光发射。这可能是因为量子井层不仅是向上和向下的，而且还通过水平方向，因此侧面被屏障层覆盖，因此抑制了表面恢复活力，并提高了光发射效率。从上面，可以根据光发射波长优化孔阵列的孔尺寸和循环，从而实现具有光子晶体效果的光发射元件。