| １．研究機関名 | 東京大学 | |
| ２．研究領域 | 理工 | |
| ３．研究分野 | 原子スケール表面・界面ダイナミクス | |
| ４．研究期間 | 平成8年度〜平成12年度 | |
| ５．研究プロジェクト番号 | 96P00201 | |
| ６．研究プロジェクト名 | ナノ構造の自己形成とその制御 |
| プロジェクト・リーダー名 | フリガナ | 所属部局名 | 職名 |
| 荒川 泰彦 | あらかわ やすひこ | 先端科学技術研究センター | 教授 |
８．コア・メンバー
| コア・メンバー名 | フリガナ | 所属研究機関名・所属部局名 | 職名 |
| 西永 頌 | にしなが たたう | 名城大学・理工学部 | 教授 |
| 平本 俊郎 | ひらもと としろう | 東京大学・生産技術研究所 | 助教授 |
| 花尻 達郎 他 | はなじり たつろう | 東洋大学・工学部 | 助教授 |
９．研究協力者
| 研究協力者名 | フリガナ | 所属研究機関名・所属部局名 | 職名 |
| 中野 義昭 | なかの よしあき | 東京大学・大学院工学系研究科 | 教授 |
| 平川 一彦 | ひらかわ かずひこ | 東京大学・生産技術研究所 | 助教授 |
| 染谷 隆夫 他 | そめや たかお | 東京大学・先端科学技術研究センター | 講師 |
１０．研究成果の概要
|
本プロジェクトは、ナノ構造形成に関して重要な原子スケールでの界面ダイナミックスの理解と、その知見にもとづいた量子ドットの自己形成とその制御について、重要かつ幅広い成果を達成してきた。特に、(1)面間拡散のメカニズムの解明とマイクロ構造作製への応用(2)低角入射分子線エピタキシ法によるマイクロチャネルエピタキシ(3)量子ドット形成の領域制御(4)窒化物半導体量子ドットの形成とレーザ応用(5)単一量子ドットの物性解明とについては顕著な成果を達成してきている。 GaAs基板上に化学エッチングを用いてメサ構造を作製しMBEを行なうとピラミッド構造を形成することができる。その先端にドット構造を形成することが試みられているが、今回、As圧を制御することにより先端を尖らせたり平坦化させることが可能となった。この振る舞いは面間拡散に関する方程式にもとづいたモデルで説明できた。さらに、低角入射MBE法によるマイクロチャネルエピタキシ法を開発し、マイクロチャネルの方位を選ぶことによりナノメートル厚で幅がミクロン程度の薄膜の成長に成功した。最良のものは、厚さが65nmで幅が1.45mm、アスペクト比が22であった。 量子ドット構造の形成技術の確立をはかった。その結果、サファイア基板上に窒化物InGaN/GaN量子ドットを形成するとともに室温光励起レーザ発振に成功した。また、SiC基板上へのGaN/AlN量子ドットの形成に成功するとともに、SiO2上へのMOCVD選択成長によりInGaN量子ドットの形成も達成した。さらに、InAs量子ドットにおいて、1.5･m帯での発光を達成するとともに、MBEによりタイプIIGaAs/GaSbの形成に成功するとともに、時間分解蛍光測定によりタイプIIの特徴を確認した。シリコン量子ドットの形成にも成功した。 低温近接場光蛍光分光装置（NSOM）および低温トンネルル蛍光分光(STL)システムを確立し、単一量子ドット分光の研究をすすめた。NSOMによりInAs/GaAs単一量子ドットからの蛍光分光、磁気光学分光、蛍光励起分光を行い、その結果、量子ドット中に連続的状態密度が存在することを示した。更に、時間相関分光によりLOフォノンを介在した励起子のコヒーレント効果を観測し、4.2Kにおける位相緩和時間を測定した。また連続状態と高次サブバンドにおいてFano共鳴と解釈できる現象を観測した。μ-PLによる単一窒化物InGaN量子ドットからの蛍光の観測にも成功した。 |
１１．キーワード
(1)量子ドット、(2)選択成長、(3)SK法
(4)GaN、(5)MOCVD、(6)MBE
(7)マイクロチャネルエピタキシ、(8)自己組織化、(9)ナノテクノロジー
１２．研究発表（印刷中も含む）
| 著者名 | 論文標題 | |||
| B. Shen, T. Someya, O. Moriwaki, and Y. Arakawa | Effect of carrier confinement on photoluminescence from modulation-doped Al(x)Ga(x-1)N/GaN heterostructures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Applied Physics Letters, Vol. 76, No. 6, pp. 679-681 | 76 | 2000.02 | 679 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| B. Shen, T. Someya, and Y. Arakawa | Influence of strain relaxation of the Al(x)Ga(1-x)N barrier on transport properties of the two-dimensional electron gas in modulation-doped Al(x)Ga(1-x)N/GaN heterostructures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Applied Physics Letters, vol. 76, No. 19, pp. 2746-2748 | 76 | 2000.5 | 2746 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Arakawa, T. Someya, and K. Tachibana(Invited) | Progress in GaN-Based Nanostructures for Blue Light Emitting Quantum Dot Lasers and Vertical Cavity Surface Emitting Lasers | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IEICE TRANS. ELECTRON., Vol.E83-C, No.4 | E83-C | 2000.04 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Arakawa, K. Okamoto | "Advanced optical devices for next generation high-speed communication systems and photonic networks", | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IEICE Trans. Electron. vol. E83-C, 787-788, | E83-C | 2000.06 | 787 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Toda, T. Sugimoto M. Nishioka, and Y. Arakawa | Near-field coherent excitation spectroscopy of InGaAs/GaAs self-assembled quantum dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Applied Physics Letters, Vol. 76, No. 26, pp. 3887-3889 | 76 | 2000.06.26 | 3887 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. C. Harris, T. Someya, K. Hoshino, S. Kako and Y. Arakawa | Photoluminescence of GaN Quantum Wells with AlGaN Barriers of Hight Aluminium Content | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica. stat. sol. (a) 180, 339 | 2000.07 | 339 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 荒川泰彦(招待論文) | ナノオプトエレクトロニクスの展望 | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 光学 特集ナノ量子構造デバイスと超高速光技術, Vol. 8, 474 | 8 | 2000.08.10 | 474 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. C. Harris, T. Someya, S. Kako, K. Hoshino, and Y. Arakawa | Time-resolved photoluminescence of GaN/Al0.5Ga0.5N quantum wells | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Applied Physics Letters, Vol. 77, No. 7, pp. 1005-1007 | 77 | 2000.08.14 | 1005 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Yamamoto, S. Inoue and M. Ozaki | On the limitation of the current sheet approximation in estimation of the northward Bz associated field-aligned currents | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. Geophys. Res., Vol. 105, No. A9, pp. 21143-21157 | 105 | 2000. 9 | 21143 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Hoshino, J. M. Zanardi Ocampo, N. Kamata, K. Yamada, M. Nishioka, Y. Arakawa | Absence of nonradiative recombination centers in Modulation-doped quantum wells revealed by two-wavelength excited photoluminescence | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica E Vol. 7, No. 3-4, pp. 563-566 | 7 | 2000.5 | 563 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Toda, T. Sugimoto, M. Nishioka, and Y. Arakawa | Near-field coherent excitation spectroscopy of InGaAs/GaAs self-assembled quantum dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Appl. Phys. Lett. Vol. 76, No. 26, pp. 3887-3889 | 76 | 2000.6 | 3887 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Toda, and Y. Arakawa | Near-field spectroscopy of a single InGaAs self-assembled quantum dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IEEE Journal of Selected Topics in Quantum electronics Vol. 6 No. 3, pp. 528-533 | 6 | 2000.5/6 | 528 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Toda, O. Moriwaki, M. Nishioka, and Y. Arakawa | Resonant Raman scattering of optical phonons in self-assembled quantum dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica E Vol. 8, pp. 328-332 | 8 | 2000.12 | 328 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| O. Moriwaki, T. Someya, K. Tachibana, S. Ishida, and Y. Arakawa | Narrow photoluminescence peaks from localized states in InGaN quantum dot structures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Appl. Phys. Lett. Vol. 76, No. 17, pp. 2361-2363 | 76 | 2000.4 | 2361 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Tachibana, T. Someya, R. Werner, A. Forchel, and Y. Arakawa | MOCVD growth of a stacked InGaN quantum dot structure and its lasing oscillation at room temperature | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica E, vol. 7, No. 3-4, pp. 944-948 | 7 | 2000.5 | 944 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Tachibana, T. Someya, S. Ishida, and Y. Arakawa | Selective growth of InGaN quantum dot structures and their microphotoluminescence at room temperature | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Appl. Phys. Lett. Vol. 76, No. 22, pp. 3212-3214 | 76 | 2000.5 | 3212 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Tachibana, T. Someya, and Y. Arakawa | Growth of InGaN self-assembled quantum dots and their application to lasers | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics Vol. 6, No. 3, 475-481 | 6 | 2000.5 | 475 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Tachibana, T. Someya, S. Ishida, and Y. Arakawa | Formation of uniform 10-nm-scale InGaN quantum dots by selective MOCVD growth and their micro-photoluminescence intensity images | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. Crystal Growth Vol. 221, pp. 576-580 | 221 | 2000.12 | 576 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Tachibana, T. Someya, S. Ishida, and Y. Arakawa | High-density InGaN quantum dots fabricated by selective MOCVD growth | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IPAP Conference Seriesl, pp. 417-420 | 2000.12 | 417 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. Tatebayashi, S. Ishida, M. Nishioka, T. Someya, and Y. Arakawa | Area-Controlled Growth of InAs Quantum Dots Selective MOCVD | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Jpn. J. of Appl. Phys. vol. 39, part1, No. 4B, pp. 2344-2346 | 39 | 2000.4 | 2344 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. Tatebayashi, M. Nishioka, T. Someya, and Y. Arakawa | Area-controlled growth of InAs Quantum dots and improvement of density and size distribution | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Appl. Phys. Lett., Vol. 77, No. 21, pp. 3382-3384 | 77 | 2000.11 | 3382 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Someya, K. Hoshino, J. C. Harris, K. Tchibana, and Y. Arakawa | Photoluminescence from sub-monolayer-thick GaN/AlGaN quantum wells | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Applied PhysicsLetters Vol. 77, No. 9, pp. 1336-1338 | 77 | 2000.8 | 1336 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| T. Someya, K. Hoshino, J. C. Harris, K. Tachibana, S. Kako, and Y. Arakawa | Emission at 247 nm from GaN quantum wells grown by MOCVD | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| MaterialResearch Society Symposium Proceedings Vol. 595, W12. 8. 1-W12. 8. 5 | 595 | 2000.7 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| 染谷隆夫, 荒川泰彦 | 次世代窒化物半導体レーザーの展望-青色面発光レーザーと青色量子ドットレーザー- | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| 応用物理、第69巻、第10号、pp. 1196-1199 | 69 | 2000.10 | 1196 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Hiroaki Watabe, Kaoru Arakawa, and Yasuhiko Arakawa | Nonlinear Inverse Filter Using ε-Filter and Its Applications to Image Restoration | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| IEICE Trans. Fundamentals, vol. E 83-A, no. 2, pp. 283-290 | E83-A | 2000.2 | 283 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. M. Z. Ocampo, N. Kamata, K. Hoshino, M. Hirasawa, K. Yamada, M. Nishioka, and Y Arakawa | Spectroscopic discrimination of nonradiative centers in quantum wells by two-wavelength excited photoluminescence | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. CrystalGrowth, Vol. 210, pp. 238-241 | 210 | 2000. 2 | 238 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| J. M. Z. Ocampo, N. Kamata, K. Hoshino, K. Endoh, K. Yamada, M. Nishioka, T. Someya and Y Arakawa | Spectroscopy of nonradiative recombination centers in quantum wells by two-wavelength excited photoluminescence | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| J. Lumin., Vol. 87-89, pp. 363-365 | 87 | 2000. 5 | 363 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Z. W. Zheng, B. Shen, R. Zhang, Y. S. Gui, C. P. Jiang, Z. X. Ma, S. L. Giuo, Y. SHi, T SOmeya and Y Arakawa | Occupation of the double subbands by the two-dimensional electron gas in the triangular quantum well at AlGaN/GaN heterostructures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Phys. Rev. B, 62, R7739-7745 | 62 | 2000.5 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| R. Cingolani, M. De Giorgi, R. Rinaldi, H. Lipsanen, M. Sopanen, K. Uchida, N. Miura and Y Arakawa | Effects of electron-hole correlation in quantum dots under high magnetic field (up to 45T) | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica E, vol. 7, No. 3-4, pp. 346-349 | 7 | 2000.5 | 346 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Ph. Lelong, K. Suzuki, G. Bastard, H. Sakaki, and Y. Arakawa | Enhancement of the Coulomb correlations in typeII quantum dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica E, vol. 7, No. 3-4, pp. 393-397 | 7 | 2000.5 | 393 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| B. Shen, T. SOmeya, O. Moriwali, and Y. Arakawa | Photoluminescence from two-dimensional electron gas in modulation-doped AlGaN/GaN heterostructures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Physica E, vol. 7, No. 3-4, pp. 939-943 | 7 | 2000.5 | 939 | |
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Xin-Qi Li and Y. Arakawa | Single qubit from two coupled quantum dots: An approach to semiconductor quantum computations | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Phys. Rev. A, Vol. 63 012302, | 63 | 2000.12 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Arakawa(Invited) | Progress in GaN-based Quantum Dots and Heterostructures | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| International Workshop on Novel Gain Materials, Wueraburug | 2001.2 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Arakawa, T. Someya, and K. Tachibana | Progress in Growth and Physics of Nitride-Based Quantum Dots (Editor's Choice) | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Phys. Stat. Sol(B), 224, 1-11 | 2001.1 | 1 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Y. Arakawa(Invited) | ||||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| Photonics West, SPIE | 2001.1 | |||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| K. Suzuki and Y. Arakawa | Near 1.3mm EMission at Room Temeperature from InAsS/GaAs Self-Assembled Quantum Dots on GaAs Substrates | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| phys. stat. sol. (b)224, 139-142(2001) | 2001 | 139 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| Arakawa, T. Someya, and K. Tachibana | Progress in Growth and Physics of Nitride-Based Quantum Dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| phys. Sta. Sol. (b)224, 1-11(2001) | 2001 | 1 | ||
| 著者名 | 論文標題 | |||
| R. Rinaldi, M. DeVittorio, R. CIngolani, U. Hohenester, E. Molinari, H. Lipsane, I Tulkki I Ahonelto K Uchida N | Correlation Effects in Strain-Induced Quantum Dots | |||
| 雑誌名 | 巻 | 発行年 | ページ | |
| phys. Sta. Sol. (b)224, 1-11(2001) | 2001 | 1 | ||