JAIST Repository: ヘテロバレント半導体量子ドットの作製と輸送現象の研究
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(2) ヘテロバレント 半導体量子ド ット の作製と 輸送現象の研究 稲田 貢. (山田研究室). 本研究の目的は、p 型 GaAs 基板に微細加工を施した後 Ge ドットを埋め込んだ構造を 持つヘテロバレント半導体量子ドットに関連した正孔の電気伝導特性を調べることにあ る。具体的には GaAs-Ge 界面に形成される２重ポテンシャル障壁によるクーロン振動や、 ポテンシャルをトンネルした重い正孔、軽い正孔の Ge ドット中での振舞いに特に興味が ある。 今回作製する素子の形状を図 1 に示す。前述の目的を達成するためにはさらに素子の 形状や Ge のサイズ等に関する検討が必要であると思われるが、本構造の試作は今後の研 究の発展に向けた基礎検討と位置付けている。 ところで素子作製上の第一の課題として GaAs 基板上 Ge 薄膜を堆積するエピタキシー 技術を確立しなければならない。そこでまず半絶縁性（ 001 ）GaAs 基板上へ分子線エピ タキシー装置を用いて Ge エピタキシャル成長を試みた。成長温度 450 ℃と 600 ℃におけ る X 線回折のスペクトルを図 2 に示す。これより 600 ℃での成長で Ge がエピタキシャ ル成長していることがわかる。これは 600 ℃付近で GaAs 表面の酸化膜層が除去された ためである。次に成長した Ge の結晶性を向上させるために固相エピタキシー（熱処理） を試みた。その結果、X 線回折スペクトルに変化が見られるような大幅な結晶性の向上は 見られなかったが、ホール測定の結果よりキャリア密度が減少し移動度が増加した。これ は Ge 薄膜中の格子欠陥が減少しているためであると考えられ固相エピタキシーが結晶性 を向上させる有効な手段であることがわかった。また全ての成長温度で Ge 薄膜は p 型で あった。 以上の実験結果をふまえ現在図 1 の素子を作製中である。. 図 1:. Schematic model of the sample.. keywords. 図 2:. X-ray di raction spectra of Ge on GaAs grown at 450 ℃ and 600 ℃. 量子ド ット , ヘテロバレント , 分子線エピタキシー, 固相エピタキシー. Copyright c 1997 by Mitsuru Inada.
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