高品質GaAsN系超格子の成長と励起子に関する研究
【研究キーワード】
GaAsN / MBE / PL / エキシトン / 光伝導特性 / 有効質量 / バンドギャップエネルギー / S-shape特性 / 局在準位 / Nクラスター / 電気伝導特性 / 結晶成長 / 励起子 / 光学特性
【研究成果の概要】
RF-MBE法で成長した不純物をドーピングしたGaAsNおよびGaAsを評価することにより、以下に示す3点の研究成果を得た。
(1) 室温において、SiドープGaAsNの光伝導特性を評価した。このSiドープGaAsNのバンドギャップエネルギー以下のエネルギー範囲において、窒素組成の揺らぎ以外が原因の光吸収があることを明らかにした。このようにバンドギャップエネルギー以下のフォトンを吸収する原因としては、エキシトンや局在準位による光吸収が考えられる。また、窒素組成が増加することによって、バンドギャップエネルギー以上のエネルギー範囲において、光吸収のピークを観測した。このような光吸収のピークが観測できる原因としては、バンド変調による第二伝導帯における光吸収が考えられる。今後は、これらの光吸収の原因について調べる必要がある。
(2) 2020年度の本研究により、濃度の高いSi不純物を含むSiドープGaAsNは、フォトルミネッセンス(PL)ピークエネルギーが測定温度の上昇とともに高エネルギー側へ変化するS-Shape 特性を示さないことを明らかにした。2021年度は、このPL特性を利用することによって、GaAsN中の電子の有効質量を評価する方法を新たに提案した。そして、本研究で提案した方法で得られた有効質量は、従来から用いられているサイクロトロン共鳴吸収分光法やラマン散乱分光法によって求めた有効質量にほぼ等しいことを示した。今後は、窒素組成を変化させたGaAsNの電子の有効質量を調べる予定である。
(3) 2020年度の本研究により、高濃度のSi不純物をドープしたGaAsNに対するアニール特性に関する研究結果を得た。2021年度は、この研究結果を論文にまとめ、査読付英文誌で発表した。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)