2.Sb導入法による超高密度InAs量子ドットの自己形成

 量子ドットの太陽電池や発光・受光デバイスなどへの応用では、量子ドットの密度を高める必要があります。 研究テーマ1で述べたSK成長モードを用いた量子ドットの高密度形成では、量子ドット層を積層化させる手法がありますが(電子顕微鏡像)、 デバイス応用では量子ドット層の積層膜厚に制限があるため、なるべく面内の量子ドット密度を高める必要があります。 しかし、従来のSK成長法における面内高密度化では、近接した量子ドット同士の合体(コアレッセンス)現象が起こりやすく、合体して巨大化したドットには 転位が発生し、結晶品質が劣化してしまいます。そこで、我々のグループでは、2005年にSb導入法を開発し、近接したInAs量子ドット間の合体現象を抑制したまま 面内の高密度化に成功しました(原子間力顕微鏡像)(ref.1)。 現在では、Sb原子を導入した下地層(GaAsSb層やInAsSb層)の導入により、1平方センチメートル当たりに1兆個のInAs量子ドットを自己形成させる手法を開発し、 世界最高の面内超高密度化を達成しました(ref.2,3)。 本研究で開発した超高密度量子ドット層を新しい太陽電池や発光素子へ応用する研究も展開しています。

  • [ref.1] K. Yamaguchi and T. Kanto:“Self-assembled InAs Quantum Dots on GaSb/GaAs(001) Layers by Molecular Beam Epitaxy", J. Cryst. Growth, Vol.275 (2005) pp.e2269-e2273.
  • [ref.2] E. Saputra, J. Ohta, N. Kakuda and K. Yamaguchi:“Self-Formation of In-Plane Ultrahigh-Density InAs Quantum Dots on GaAsSb/GaAs(001)”, Appl. Phys. Express, 5, (2012) pp.125502 1-3.
  • [ref.3] K. Sameshima, T. Sano and K. Yamaguchi:“Self-Formation of Ultrahigh-Density (1012 cm-2) InAs Quantum Dots on InAsSb/GaAs(001) and Their Photoluminescence Properties”, Appl. Phys. Express, 9, (2016) pp.075501 1-4.


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