Sb 照射 GaAs バッファ層上の InAs 量子ドット成長および As 成長中断過程

1.07 1.06 1.05 1.04 1.03 1.02

As照射 中断 急冷

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0 200 400 600 800 1000

Growth time (s)

XRDintensityratio,p

(c)

0 5 10 15

(b)

Dotheight(nm)Relativelatticeconstantε

0

(a)

InAs成長量5.5 ML

図5.4 InAs成長過程およびAs照射成長中断におけるドット内部の格子定数変化(a)，

ドット高さ変化(b)，および巨大ドットの形成割合pの変化(c)．

図5.5 InAs成長過程およびAs照射成長中断におけるドット高さと 巨大ドット形成割合pの時間変化．

InAs成長量3.1 ML：ドット高さ(a), 巨大ドット形成割合p(b)，

5.0 ML：ドット高さ(c), 巨大ドット形成割合p(d)，

6.1 ML：ドット高さ(e), 巨大ドット形成割合p(f)．

0 5 10 15 20 25

0 200 400 600 800

Dot height (nm)

Growth time (s)

As照射中断 InAs成長量3.1 ML

0 200 400 600 800 1000

0 5 10 15 20 25

Growth time (s)

Dot height (nm)

As照射中断 InAs成長量5.0 ML

0 200 400 600 800 1000

0 5 10 15 20 25

Growth time (s)

Dot height (nm)

As照射中断

InAs成長量6.1 ML

(a)

(c)

(e)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0 200 400 600 800

XRD intensity ratio, p

Growth time (s)

0 200 400 600 800 1000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Growth time (s)

XRD intensity ratio, p

0 200 400 600 800 1000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Growth time (s)

XRD intensity ratio, p

As照射中断 InAs成長量3.1 ML

As照射中断 InAs成長量5.0 ML

As照射中断

InAs成長量6.1ML 自己サイズ制限 効果の発現

(b)

(d)

(f)

自己サイズ制限 効果の発現

自己サイズ制限 効果の発現

成長中断260 s間で0.52まで増加した．さらに多い成長量の6.1 ML（自己サイズ制限効果が発現してか らの成長量2.5 ML）（図5.5(f)）では，InAs成長中においてすでに巨大ドットの増加が見られ，巨大ドッ トの形成割合pはより少ない成長量よりも早い増加を示し，成長中断開始の650 sから50 s間で0.45か ら0.7まで増加した．成長時間700 sから成長中断終了の990 sまでは，巨大ドットの形成割合はほぼ0.7 で飽和した．

以上のように，自己サイズ制限効果の発現からの成長量が多くなるほど巨大ドットの形成割合 p は急 激に増加することが分かった．GaAsバッファ層上の InAs 量子ドット成長では，自己サイズ制限効果が 出現する成長量付近において，In安定化面を示す4倍のRHEEDパターンが観察される[8]．これは，安 定なファセット面の形成による自己サイズ制限により，In 吸着原子のドットへの取り込みが抑制され，

過剰なIn原子が表面に蓄積されていることを示している．この過剰なIn表面原子の存在が表面偏析した Sb原子による巨大ドットの抑制効果を弱め，コアレッセンスによる巨大ドットの形成を促進させている 可能性が考えられる．また，過剰なIn表面原子が少なくても，As照射成長中断中にコアレッセンスの発 生（巨大ドットの形成）が促進されている様子も観察されている（図5.5(a)）．Sb照射GaAsバッファ層 上のInAs量子ドット成長の場合，表面偏析したSb原子がコアレッセンスを抑制する効果があるが，As 照射の成長中断中ではその効果が弱められ，巨大ドットが形成されやすくなっているものと考えられる．

そこで次項5.3.2では，成長中断中にSbを照射する方法について検討した．